预祝中国探火成功
注:由于目前的技术限制,载人探火还无法实现,所以文中会有不太合常理的地方。请见谅。
说到火星探测,就不得不提火星与地球超长间隔的发射窗口。长达二十六个月,一旦失误,就要再等两年。洞察号就曾因为地震仪的真空密封不过关而推迟了两年才发射。
好了,现在,我们有完好的大推力火箭,一个检验合格的探测器,还有一群帮我们操作的队员,发射窗口近在眼前。你是指令长,注意,地球上的信号需要15分钟才能传到火星,你需要自己保证命令的准确。
发射,进入近地轨道。
开始直奔火星?
不不不,除非你愿意把其它队员全部扔下飞船,然后放上更多燃料。但是,即使这样,你也飞不过去。
我们所熟知的发射窗口似乎是两点之间直线最短,但实际上,探测器可没能力直着怼过去。
在轨道转移这方面,霍曼轨道就要被考虑在内了。
霍什么轨道?
害,就是下面这个东西。
好像煎蛋啊
为啥一定要用这个幺蛾子霍曼轨道?
先说,这个轨道有没有什么神似感,像不像高中的卫星物理题。
霍曼轨道充分的利用了星体引力产生的能量,所以这种转移所用到的能量最小(但是时间超长),使得探测器从地球到达火星通常需要259天。
不对,我们现在离地球越来越远,地球上的信号够得着吗?
不慌不慌,中国科学院国家天文台在天津武清站新建了70米天线(GRAS-4)高性能接收系统。火星探测对数据接收任务来说是一项严峻的挑战,从火星来的信号衰减非常厉害,信号非常弱,没有这个大口径的天线,就不能完成数据接收的任务。
我们在最远的时候,很可能还得加上密云的50米天线和40米天线,以及昆明的40米天线,四个天线同时接收数据,然后进行信号合成,才能完成火星探测数据的接收任务。
好了,现在我们把轨道数据扔给电脑计算,坐等258天(当然,也要时不时纠偏一下轨道)。长期飞行会导致肌肉萎缩、骨质脱钙,辐射也会对身体造成影响,所以,也不老坐着(雾)。
由于路途漫漫,在飞往火星时,火星探测器要进行比月球探测器更多次数、更高精度的轨道修正。假如火星探测器在地火转移轨道近地点有1米/秒的速度误差或1千米高度误差,飞到火星附近时将产生10万千米的位置误差。美国“勇气”号火星车在抵达火星表面前,先后进行过4次航线修正。
接下来,我们逐渐接近火星,准备进入轨道、着陆。
传说中的“恐怖七分钟”来了。
“刹车”进入火星轨道,计算进入轨道的角度,打开降落伞,切断降落伞……
一步错,基本就没有弥补的机会了。
我们扛过了着魔鬼般的七分钟,准备着陆。
目前,主要有三种着陆方式可供选择。
一是气囊弹跳式。这种方式简单,成本低,只能满足小重量探测器软着陆要求,着陆精度不高。美国“勇气”号和“机遇”号火星车都采用降落伞+气囊弹跳方式。
二是反推着陆腿式。这种方式复杂,成本高,可满足重量较大的探测器软着陆要求,着陆精度较高。“洞察”号、欧洲“猎兔犬2号”“夏帕雷利”着陆演示器等,都采用降落伞+缓冲发动机反推+着陆腿方式。
洞察号
三是空中起重机式。这种方式最复杂,成本最高,技术最先进,可满足重量更大的探测器软着陆要求,能精确着陆。携带“好奇”号火星车的美国“火星科学实验室”采用降落伞+缓冲发动机反推+空中起重机方式。
我们的探测器有点重,所以采用第三种方式。
我们顺利的来到了火星表面,但不要掉以轻心。
火星上的尘暴虽然小,但灰尘积累和线路损耗可是烦人的很。
看,被沙尘蹂躏的好奇号。
*好奇号在火星夏普山山脚下的自拍,摄于2015年10月(用于拍摄照片的机械手臂已被编修而隐藏)
我们认真仔细地维护了探测器的正常运转,似乎没有什么别的问题了。
可是,我们要面对漫天黄沙,与死寂的大地。因为,这是单程票,在核动力火箭出现之前,想要回来,太难了。
请旋转手机
◐→◓
机遇号 耐力陨石坑
Endurance Crater 耐力坑
这里看着效果不太好,回复“火星”获取高清无水印版。
好了,你们继续待在火星,我自己先回去了。
以下,送上好奇号登陆火星原始拍摄视频。
参考资料
1.Mars Rover "Opportunity" Images:
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/mars/mars_exploration_rovers/merb_images.html
2.中国火星探测70米天线整体吊装成功 将成亚洲最大.
https://mil.news.sina.com.cn/china/2020-04-27/doc-iircuyvi0038708.shtml
3.好奇号_维基百科.
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A5%BD%E5%A5%87%E8%99%9F
4火星探测_维基百科.
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%81%AB%E6%98%9F%E6%8E%A2%E6%B5%8B
5.中国军网 国防部网.2018.探测火星有多难
http://www.81.cn/gfbmap/content/2018-11/27/content_221653.htm
原文始发于微信公众号(孤岛巨鲸):走,一起去火星
哈哈,视频点底部那个链接看哈...省空间