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飞掠、环绕、降落、巡视,一次性把目前火星探测的四大样板任务说了解

楬橥日期:2020年07月13日 来源 : 中国航天日微信大众号 字体: 【大】【中】【小】

  火星是地球的邻居,但这个邻居并不算“近邻”。数据对比而言,地球赤途一周4万千米,光速仅需0.13秒便可环逛。但地球与火星的距离正正在5500万-4亿千米之间变化,单程都需3-22分钟之久。更何况地球与火星每隔780天控制才有一次会合机会,会合前几个月的时间窗口悦目开展火星探测,单程6-11个月的探测时间。茫茫深空中,失之毫厘,谬以千里,探测器的寻找之旅着实不易。人类火星探测进行了60年,所有探测成功率仅一半控制,难度可想而知。

  依据技术发展历程和任务目标需求,人类目前探测火星的任务浸要分为四种,分别是:仅惊鸿一瞥的飞掠任务、可登高望远的环绕任务、能观天测地的降落任务、可肃穆移动的巡视任务未来还将有第五种:采样返回任务。


目前四种火星探测任务示贪图

  惊鸿一瞥:飞掠任务

   顾名思义,这种任务只是正正在火星附近飞速掠过,趁着极短的时间抓住一切可能记录有效数据,随后滑入深空。比拟动辄数月的深空旅行时间,观测火星的真正有效时间仅正正在1天控制。对于以火星探测为最浸要目标的繁盛任务而言,这是非常不睬想的陈设。然而,人类正正在60年代开启火星探测时,由于火箭运输能力不足、探测器自身推进编制能力有限、轨途控制和确定精度不足等途理,很难让探测器制动减速留正正在环绕火星轨途,给与飞掠格事务署实属无奈之举。那时,能实现工程验证目标、得以一瞥火星真容就成为飞掠任务的核心,甚至连这个目标都很难:1960-1964年,苏美开启的火星探测大幕开事务署就是6次惨烈的退步。


 水手四号和距离火星最近时拍到的火星细节©️NASA


  退步并不可惧,一切总会迎来曙光。1964年11月28日发射的水手四号终于成功,它于1965年7月15日最近距离火星约1万千米飞掠而过。正正在短暂观测时间内,探测器努力控制住镜头和种种科学仪器对准火星,记录了22张火星图片和磁场、温度、大气等研究数据,随后滑入深空,与火星永久再睹。

  随着技术逐渐成熟,以飞掠为目标的火星探测任务逐渐消失,但也有一些探测地球外侧星体的任务“兼职”飞掠探测火星。例如探测彗星的罗塞塔号、探测小行星带的黎明号都曾飞掠火星,2018年发射的洞察号着陆器也带了两颗微小卫星飞掠火星。

  登高望远:环绕任务

  随着航天技术的提高,探测器靠近火星后曾经可以依赖自身动力制动进入环绕火星的大椭圆轨途。如果推进能力更强、或者借帮火星顶部稀薄大气缓慢“大气刹车”,甚至可以直接变轨成圆形轨途,保持稳定的轨途高度更有效观测火星。

   由于环绕器(轨途器)可长期环绕火星,登高望远,正正在此历程中收罗海量数据,全方位研究火星的磁场、大气层、浸力场、水、浅层泥土等方面,极大充裕了人类对火星的认知。此外,环绕器还能起到至关浸要的信号中继作用,效劳于降落正正在火星外表的着陆器和巡视器。其中一个著名的任务是2001年发射的奥德赛号,它曾经工作了19年,且这个数据还正正在不断延伸!


 火星奥德赛号©️NASA


  观天测地:降落任务

  降落(软着陆)任务的最大上风是能把稳研究火星外表的种种细节,特别是对水、气象、底部大气、泥土因素、地表地貌、潜正正在有机物和深层泥土的研究。但需要说明的是,由于浸量和能量限制,着陆器自身不可能携带宏伟的天线与地球直接纠合,它仅能将所有信歇发给火星上空的环绕器,让后者代为转发。著名任务如2018年发射的洞察者号,它可以深化火星内部数米,研究火星内部热流和地动等。


洞察者号着陆器©️NASA


  火星降落是人类航天的“天顶”科技之一,最规范特性是着陆编制需要绝对自主导航控制完成着陆之旅。标准的火星着陆历程持续时间仅7分钟控制,远不够完成一次地火通讯,这意味着全程众个复杂的行为,例如猛烈冲击下姿态控制、超声速下打开降落伞、扔隔热大底、降落伞和支持构制离开、反推火箭工作、悬停避障、减速软着陆等必须依赖着陆器自主完成,于是对软件和硬件的要求极高。


  肃穆移动:巡视任务

   巡视器又名火星车,它比拟固定的着陆器而言,最大上风正正在于可以随处移动,途理显而易睹。由于不带有固定着陆器必须携带的推进剂储罐、着陆腿、支持构制、控制机构等复杂限制,巡视器可以集结于科研载荷,从事众地点众方面的准确研究。于是,火星车是近些年火星探测的核心,复杂程度越来越高,待机工作时间也越来越长。一些著名的任务,例如勇气号、机遇号火星车运用太阳能电池板实现了远超预期90天的工作时间。繁盛的好奇号火星车损耗越过25亿美元,它采用了放射性同位素电机(又名核电池)为浸要动力,可以全天候工作,且超能长待机,着陆火星8年后至今仍正正在火星工作。(毛新愿)


 好奇号火星车正正在火星的自拍,为视觉效果呆滞臂曾经抹去©️NASA

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