关于类地行星火星的幻想太多了。
在中国古代,人们认为天人合一,即上帝会以某种方式警告世人。火星也被用作来自天空的警告信号。据记载,公元534年初夏某日,因太史传“瑛玉入南斗”——火星在二十八星座南斗——七十岁的梁武帝南朝光着脚跑到金殿去散步。锁起来。当时有句谚语说:“映玉入南斗,皇上下宫。”梁武帝自称是正统的皇帝,就去祈福了一阵子。
科幻大师雷·布拉德伯里用他诗意浪漫的笔触写下了《火星编年史》,其中火星人杀死了早到的殖民者,但水痘却让火星人面临崩溃。人类终于在火星上站稳脚跟后,得知家乡发生了核战争,义无反顾地返回地球。可以说,这部小说包含了人类探索、扩张和回归的所有过程。
在影视作品方面,马特达蒙的《火星救援》最为出名。电影中,达蒙饰演的宇航员马克因同事误判,独自留在火星上,但他利用火星的土壤、地球的生土豆、同事和自己的粪便,以及分解成火箭燃料的氢气为拿到它,为实现它。浇水,在仓库里种土豆,建了个家。
仍然来自电影“火星人”
火星探测是指人类通过向火星发射太空探测器对火星进行的科学探索。
自 1600 年代以来,人类就一直在使用望远镜观察火星。 1971年11月27日,苏联火星2号着陆器坠毁在火星表面,成为第一个到达火星表面的人造物体。
1971年12月2日,苏联火星3号着陆器成功软着陆火星,成为第一个到达火星的探测器,并在火星表面发出14.5秒的信号。
1976 年 9 月 3 日,美国维京一号着陆器在火星表面软着陆,成为第一个将照片传回地球的探测器。
维京登陆器
2014 年 9 月 24 日,印度的火星探测器成功进入火星轨道,印度 ISRO 成为继俄罗斯 RSA、美国 NASA 和欧盟 ESA 之后第四个成功执行火星任务的航天机构。
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“天问一号”计划于2020年7月至8月在地面火力转移轨道发射窗口发射,由轨道器、着陆器和漫游车三部分组成。
“天问一号”将一步完成环绕、着陆、巡逻三个步骤。这将是世界上第一个探索火星并完成软着陆的任务。环绕:轨道器环绕火星进行探索;着陆:着陆器软着陆在火星表面固定位置进行地面探测,巡逻:火星车(Mars rover)在火星表面进行无固定位置的巡逻探测。
中国火星车总装概念图(来源:国防科技工业局)
在太阳系的八颗行星中印度的火星探测计划出了地球后是美国管?,火星是除金星外离地球最近的行星;而且金星太糟糕了,人类根本无法生存。
火星是太阳系中距离最近的类地天体之一。火星赤道面与火星轨道面的交角与地球相似,因此火星也有与地球相似的四季交替;火星的自转周期是24小时37分,也和地球差不多。
火星蕴藏着丰富的潜在资源,其南北两极不亚于地球上格陵兰的淡水资源; 2%-3%的水广泛存在于火星土壤中,也有一定的有机分子。
火星引力较小,更靠近小行星带和太阳系外层空间。在火星上发射火箭和深空探索的总成本远低于在地球上发射。第二选择。
火星冲日大约每 780 天或大约 26 个月发生一次。在此期间,地球与火星的距离在对冲时会非常接近。火星对抗意味着可以以相对较低的成本将探测器发送到火星。火星探测通常也利用这种天文现象进行操作。
2020 年 7 月至 8 月恰逢这个“火星探索时间窗口”。
中国科学院国家天文台副台长李春来表示,中国首次自主火星探测,不仅是为了探索火星上生命的存在和演化,更要了解火星的演化历史。地球,预测地球未来的走向,同时也为人类寻找潜在目标开辟了新的生存空间。
火星太远了。
月球和地球
月球与地球的平均距离是38万公里,对人类来说是一个极其遥远的存在;月球绕地球运行,轨道偏心率很小,与地球的距离相对稳定。火星距离地球约5000万至4亿公里,平均距离远超地月距离,而且这个范围的范围非常大。
在地球上,任意两点之间的通信仅需 0.13 秒,而地球和月球之间则需要 2.5 秒。然而印度的火星探测计划出了地球后是美国管?,当地球和火星距离最远时,即使是光速通信也有 44 分钟的延迟。
航天专家庞志豪表示,在探测器进入火星轨道着陆的关键时期,只能靠研究人员提前输入数据,探测器自己做出判断,相当于一个“盲目着陆”。
非常困难。
人类使用太空探测器进行火星探测的历史几乎贯穿了人类航天的整个历史,但几十年来,火星探测成功的概率不到一半,早期成功率更差。
早在1960年代,苏联和美国就在冷战“太空竞赛”的高峰期展开了疯狂的火星探索竞赛。苏联在 1960 年至 1988 年间进行了近 20 次探索任务,但没有一个是完全成功的。在航空航天领域占据领先地位的美国,在进入21世纪前后也迎来了相对稳定的成功。
检测机会难得。即使将最快的人类探测器发送到火星,也需要诚实地等待每 780 天或大约 26 个月发生一次地面火灾的机会。如果错过,将需要两年多的时间。
需要强大的火箭。如果探测器前往火星,不仅需要彻底摆脱地球引力,还需要摆脱太阳强大的引力影响。这意味着强大的火箭是探索火星的先决条件。
轨道设计很复杂。去火星,探测器只能选择一种叫做“霍曼转移”的方法。这种改变航天器轨道的方法一般需要6-11个月,比地球和月球之间的3天要长得多。该线路会受到太阳系内多个天体的干扰,以及太阳风、空间辐射等复杂影响。
对探测器的严格要求。探测器的深空通信、自主导航引导控制、自故障检测与修复功能必须独立强大,进一步推高了研发成本。
截图来自:云猜信息栏
这只是实现“盘旋”任务的难度,而要完成“坠落”任务,还需要克服一系列更复杂的问题。例如,火星大气,它可以产生高达 2000 摄氏度的温度;火星上经常发生沙尘暴,这也是与美国“机遇”号火星车失去联系的直接原因。
着陆器不可能携带强悍大功率的通信天线,直接接触地球基本上是不可能的,也就是说它和地球之间必须有一个“信标塔”才能“通信” ”,这必须在环绕火星的轨道上准备一个轨道器来中继信号以解决通信问题。
航天专家庞志豪所描述的“盲降”,其实是自主导航的问题。标准的火星着陆过程仅持续7分钟左右,7分钟甚至不足以完成一次地火通信,这意味着整个过程中1000多个动作的着陆过程必须由探测器独立完成,这对软件和硬件要求极高。
定点着陆器还有一个明显的缺点:不能移动。因此,毫无疑问,移动漫游车可以极大地丰富火星登陆任务的探测范围和科研产出。但是,火星车要实现自己的着陆,难度很大,成本也很高。
漫游者概念图(来源:国家航天局)
火箭:2015年最强火箭长征五号取得突破,目前蓄势待发;轨道设计:2012年,嫦娥二号探测器已经通过日地拉格朗日点和图塔蒂斯小行星,实现了7000万公里深空的壮举。
着陆技术:大气层着陆,我们有神舟一号十一号飞船;对于没有/稀薄大气层的着陆,我们有嫦娥三号和嫦娥四号任务。深空通信网络已初步建立,万吨级远望太空勘测船也辅助。 2018年,我们还发射了唯一的地月通信中继卫星“鹊桥”。
至于漫游车,我们已经有玉兔和玉兔二号月球车,其中玉兔二号已经工作了近一年。 “鹊桥+嫦娥四号+玉兔二号”在月球上的工程经验代表了足够的工程可行性。很难将它们整合起来,然后投入到探索火星的任务中。如果成功实现,我们将创造人类。火星探索史上的新高度。
人类历史新奇迹:玉兔二号成功登陆月球背面
作为中俄航天合作项目之一,“萤火一号”探测器搭载俄罗斯“福布斯-土壤”(Фобос-грунт)探测器,于2011年11月9日凌晨发射升空。 2012年1月15日17时45分,福布斯-土壤与运载火箭分离,未能改变轨道,坠入太平洋。
但从根本上说,这次火星探测失败的原因是“福布斯-土壤”号火星探测器升空后未能改变轨道,然后失去动力,地面与它断开连接,最终坠落。在此期间,“萤火一号”没有出现异常。
“萤火一号”未能按计划改轨,意味着我国首次火星探测器面临失败的命运。
我们与俄罗斯合作的主要原因是当时我国深空测控能力不足,尚未形成完整的深空测控网络。但“天问一号”的出现,或许预示着我们将在深空探测能力上迈出重要一步。