我国火星探测器“天问一号”发射,和其他国家相比,亮点在哪里?

据媒体报道,我国计划在海南文昌航天发射场,发射火星探测器天问一号,此次发射我国的野心很大,想要一次性实现火星环绕,着陆以及巡视,在国际上还没有先例。而这三个目标的难度之高,也超过了任何以往的火星探测器发射。


天问一号


此次我国的火星探测器名叫“天问一号”,来源于我国伟大诗人屈原的楚辞《天问》,寓意是探求科学真理征途漫漫,追求科技不断创新永无止境。此次的图形表示以“九天揽月”为标识。标识中太阳系8大行星依次排列。

其实,不光只有我国的火星探测器天问一号进行发射,阿联酋以及美国也在今年发射火星探测器,而且阿联酋已经发射了。

之所以今年各国扎堆探测火星,是因为今年7-8月属于发射火星探测器的窗口期。火星与地球的距离并不是一成不变的,在距离最远的时候火星与地球的距离大约是4亿多公里;而在距离较近时,只有5500万公里。今年10月火星距离地球的距离最近,尽管此时探测火星耗费的时间以及路程就较小,但人们还是选择7月发射火星探测器,因为此时发射所需要的燃料最少。如果错过了今年,需要26个月才能再次迎来火星发射的窗口期。

火星环绕

由于火星距离地球非常远,所以需要等到来年2月份天问一号才能抵达火星,然后执行第一阶段的任务:火星环绕。

火星环绕就是天问一号围绕着火星公转,就像是火星的人造卫星一样。这其实对天问一号的技术要求特别高。

我们知道,天问一号在抵达火星时,速度非常高,而想要围绕火星环绕,需要在飞到火星附近时,调整自己的速度,以便让自己被火星引力捕捉。

调整速度这件事情在我们看来不难,但实际上探测器上没有人类操作,不能根据人类对周围情况的判断而调速,只能依靠人工智能。这是因为火星距离地球非常远,而人类控制探测器主要运用的是电磁力,而电磁力传播速度是有上限的,想要从火星将信号传输到地球上,至少需要22.3分钟才能传输给地球(距离较近时),而人类发出指令传输给天问一号,又需要22.3分钟才能传输给天问一号。

由于信号的延迟,使得人类无法直接操作天问一号,只能依靠天问一号系统中的内置计算机计算,以及人类提前计算好的数据来操作,难度非常大。

火星着陆

火星着陆的过程只有7分钟,在航天史上又被称为“恐怖7分钟”,火星探测器的失败率最高的环节就是这一步了,人类历史上一共发射了40多颗探测器,但只有8颗成功登陆并工作。

火星着陆的失败率之所以这么高,是因为火星表面有大气层,但是大气层只有地球的1/10。地球的大气层较为浓密,所以当返回舱降落到地球表面时,使用隔热罩并且用降落伞就可以将返回舱安全着陆。

但是火星不同,由于火星上有大气层,所以在进入火星大气层时会产生高温,需要用隔热罩进行隔热,而隔热罩有重量,会增加探测器的下落速度。然而火星的大气密度不高,所以空气阻力也不大,仅凭降落伞无法将探测器速度降下来,需要用到其他辅助设备,而这些设备也只能依靠人工智能,因为信号的延迟使得人们根本没办法直接控制。

从这里你也看出来了,信号的延迟是阻碍人类探测火星的一大阻力,这也是为什么NASA计划在未来几年要开展载人登陆火星的原因,就是为了人类能实时操作。

火星探测

探测器在着陆时,要考虑到自己的着陆地点,这是因为探测器主要依靠太阳能产生能量,如果降落地点过于复杂,无法接收到太阳能,那么探测器将会因失去能量而罢工。除此之外,过于复杂的地形不利于探测器探测。

火星探测器抵达火星表面后,就会开始探测火星表面的信息,比如:土壤成分,大气成分,水,生物信息以及其他的信息等。此时火星探测器需要把信号传输给地球,但它们不是直接将信号传递给地球,而是在火星上方会有一个环绕器,由它来接受火星探测器的信号,并发射给地球。

总结

在火星探测领域,我国属于后来者,但这并不意味着我国在探索火星领域上的技术是落后的,反而是我国具有后发优势,在探测火星时,可以使用最新科学成果用于探测火星。

我国此次火星探测任务集:环绕、着陆、探测与一身,在人类历史上从来没有国家敢这样做过,如果我国火星探测计划能够成功,这意味着人类在探索火星上又向前走了一大步。