印度探测火星都成功了,为什么天问一号的挑战还是很大?

   小金工        

2020年11月19日消息,在今年7月份,有3个火星探测器开启火星之旅,这3个探测器分别是阿联酋的希望号火星探测器、我们的天问一号探测器、NASA的毅力号探测器,其中天问一号和毅力号探测器将会实施软着陆,将火星车实施火星表面,而希望号则环绕火星运行。


到目前这些探测器已经在太空中飞行了近4个月时间,离地球越来越远,离火星越来越近了。如我们的天问一号的飞行里程已经达到3亿公里,距离地球预计达到6380万公里,从地球发出的信号,需要212秒钟(即大约需要3分半钟)才能到达探测器。


印度探测火星都成功了,为什么天问一号的挑战还是很大?


最初,在上世纪探索火星的国家以美国和苏联为主,但是在进入21世纪前后,越来越多的国家参与到火星的探索中,此前美国、俄罗斯、欧盟、印度都已经成功将探测器送到火星。可能有一些朋友认为,连印度都能够成功“探火”,是不是意味着探索火星没什么难度了?是不是意味着我们的天问一号也没有什么挑战性了?事实上并非如此,我们看看印度的火星探测器情况就知道了。


在2012年8月,印度就提出要发射火星探测器,随后在2013年11月“曼加里安”号火星探测器发射升空。从提出要发射首个火星探测器到探测器发射升空,仅仅花了1年多时间。当然,对于现在的这些航天国家来说,造出这样的一个火星探测器并不是什么难事,“曼加里安”号其实就是一颗卫星,只是它的工作环境在火星轨道,而不是在地球附近,最难的是如何让这一颗卫星飞到火星。毕竟,火星距离地球最近超过5500万公里,最远更是达到4亿公里,并不像一般的近地轨道卫星300左右公里的高度,将探测器送上火星的难度非常大。


印度探测火星都成功了,为什么天问一号的挑战还是很大?


印度的探测器奔火之旅


2013年11月5日,这个重约1.35吨的“曼加里安”号探测器由极轨卫星运载火箭发射升空,在飞行近45分钟后,探测器进入环绕地球的椭圆形轨道。这时候,“曼加里安”号探测器还只是个地球轨道的探测器,离火星还远着呢。在2013年11月6日至2013年11月16日期间,这个探测器在地球轨道上不断进行升轨,最后才让探测器进入更高的轨道。经过320多天的太空飞行,探测器终于在2014年9月24日来到火星附近,进入火星轨道后成为了真正的火星探测器。


飞了320多天,这个时间是不是太漫长了?类似的场景,在2019年印度登月时也曾经出现了。当时印度的月船2号探测器在发射升空以后,也是一直在地球轨道飞行,不断提升轨道,在地球附近飞了20多天,最后才来到月球附近。印度的探测器之所以需要这样提升轨道,是因为运载火箭的推力不足,没法将探测器直接送入地月转移轨道、地火转移轨道,探测器只能先环绕地球不断加速。


印度探测火星都成功了,为什么天问一号的挑战还是很大?


从尺寸来看,这个“曼加里安”号探测器仅相当于一个冰箱的大小,但是印度的火箭推力都没法直接将其发射到火星转移轨道。而且,在奔火的路上需要深空测控网络来维持探测器与地球的通讯,印度是没有这样的深空网络的。有一些说法称,是NASA的深空网络为其保驾护航,也就是说,如果没有NASA的深空网络,这个探测器最终会飞到哪里,谁也不知道。


最后,在借助深空网络的帮助下,探测器在去往火星的路上不断修正轨道,最后来到火星附近被火星引力捕获,成为环绕火星飞行的探测器,这就算是成功了。在速度适当、距离适当的情况下,小行星都可能会被火星的引力捕获,所以发射火星轨道探测器对于航天大国来说并不是什么难事。以我们的运载火箭实力,之前我们理论上也能够发射类似尺寸、功能的火星轨道探测器。


天问一号要挑战“恐怖7分钟”


在2020年7月23日,天问一号探测器由长征五号遥四运载火箭发射升空,直接进入轨道,大约飞行7个月就会到达火星。当探测器到达火星后,先环绕火星飞行2-3个月,然后择机释放着陆器实现软着陆。整个奔火之旅,天问一号所需的时间比“曼加里安”号探测器短得多。而且,我们的探测器不仅是快速进入“奔火”之旅,在奔火路上也是依靠我们自己的深空测控网,如在这段时间西安卫星测控中心喀什深空站已经启用,直接投入到了天问一号、嫦娥四号的任务中。


“曼加里安”号探测器只是一个轨道飞行器,到达火星就算是成功了,而天问一号探测器由轨道飞行器、着陆器和一辆火星车组成,总质量达到5吨,将一次完成环绕火星、着陆火星、巡视火星三大步。从尺寸、任务来看,这两个探测器的差别就显得非常大。我们的探测器在进入火星轨道以后,先完成第一步“环绕火星”,在接下来我们的探测器还会释放着陆器将火星上升火星的表面,这是目前为止人类探索火星最难的一步。


当探测器释放着陆器准备将火星车送上火星表面时,着陆器的飞行速度可以达到2万公里每小时左右,着陆器需要在极短的时间内将极快的速度下降至0,整个过程大约持续7分钟。由于火星与地球的距离比较远,通讯延迟比较长,所以地面没法对着陆器实时测控,完全依靠着陆器自主实现软着陆。这是天问一号即将面临的一个挑战,也是NASA毅力号探测器要面临的挑战。而不管是阿联酋的希望号,还是印度的“曼加里安”号探测器,它们都不会有这样的经历,毕竟这两个轨道探测器只要去到火星,进入火星轨道就算成功了。


总结:不管是从尺寸,还是任务,“曼加里安”号探测器都是比较简单的,目前主流的航天大国理论上可能都具有发射这样的探测器的能力,不能因为这个探测器起飞时间比我们早,就认为比我们更先进。阿联酋希望号探测器不也比我们的天问一号发射早了几天吗?难道说希望号就比天问一号更先进吗?或者说阿联酋的航天实力比我们更强?显然不是的。


文章来源: 科技你懂的举报

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