热文:天问一号预计明年5月在火星着陆

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天问一号预计明年5月在火星着陆

昨天,天问一号顺利完成第三次轨道中途修正,继续向火星进发。中国新闻社邀请中国首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰,对大家一直关注的天问一号任务进行权威解读。

天问一号后续还将有1-2次中途修正

据刘彤杰介绍,火箭发射探测器时,会产生入轨偏差,在飞行控制中也会出现偏差。这两种偏差如果日积月累起来,就会在空间上或时间上偏离和火星交汇点,为了避免与火星“擦肩而过”,需要进行轨道中途修正。截至目前,天问一号已顺利完成三次轨道中途修正和一次深空机动。此后还将会有1-2次中途修正。

刘彤杰表示,在飞行过程中进行中途修正和深空机动,不仅可以保证天问一号能够准确地飞近火星,在这个过程中还验证了发动机性能,让它点点火,不要在长时间的飞行过程中一直处于静默状态,所以中途还要点一下大小各型发动机。深空机动就是要点大一点的发动机(主发动机),而中途修正就点小一点的发动机,姿控发动机就可以了。

天问一号后续至少还要闯三关,方能圆满实现探测目标

天问一号从发射到火星引力捕获需要将近7个月时间。从7月23日发射到现在已经飞了3个月左右,后续还要再飞将近4个月,据刘彤杰介绍,天问一号此后还面临着三道难关。

第一道难关,是在火星引力范围之内近火捕获。探测器到达火星引力范围之内后,需要“踩刹车”制动,为探测器减速,避免探测器飞出或撞上火星。被火星精准“捕获”的探测器将会在火星轨道上环绕2-3个月时间。

第二道难关,当探测器完成环绕任务后需要寻找一个非常好的小窗口,让它进入到火星大气。火星是有大气的,其大气的密度是地球大气的1%左右。经过大气减速(气动减速、降落伞减速),还有反推发动机减速等减速过程,最后靠着陆腿着陆在火星表面,吸收撞击能量,这个过程非常难。就像空间(返回)舱进入地球一样,在大气减速的过程中会有8分钟左右的黑障(通信中断),通信无法获得信号。由于距离远,从火星回传到地球控制地面站也有很大时延,不可能实现实时控制。所以,进入/减速/软着陆这个EDL过程是靠天问一号自主完成一系列动作,不是靠地面控制。

第三道难关,软着陆在火星表面还不算做完工作,还要把火星车释放到火星表面上,让它走起来并开展探测,火星车上有6个科学仪器要发挥作用。我们对火星表面的环境认知还是相当少的,如果软着陆在火星表面上,落点不够平坦或者是姿态不够正,火星车怎么开下来呢?可以从轨道的前面下,也可以从后边下,就看当时落下去的姿态、地形等情况。

如果要圆满地完成火星探测任务,这三道难关是一定要闯过的。

据刘彤杰介绍,经过漫长的飞行后,天问一号预计将于明年5月份在火星北半球的乌托邦平原着陆。国际上有着陆计划的火星探测任务,大多数选择着陆在火星北半球。因为南半球多是山地,坑洼不平,北半球有平原。天问一号将要着陆的地点在乌托邦平原南部。地质学家认为那里很可能是一个古海洋所在地。

刘彤杰表示,这个着陆点在古海洋和古陆地交界处,科学家认为该地方有很高科学价值,很有可能会取得意想不到的科学成果,这也是我们选择这个地方来进行软着陆、巡视探测的原因。

天问一号迈出中国行星探测的第一步,后续还有多次任务规划

据刘彤杰介绍,我国行星探测计划规划了4次任务,首次火星探测天问一号任务是第一次,已经发射实施,目前其他任务正在论证中。规划的第二次是小行星探测任务,预计在2024年前后实施。第三次是2030年前后将开展火星采样返回任务。此外,2030年前后还将有一次木星系及行星际穿越探测,即探测完木星和木卫4之后还要飞往更远的深空。

宇宙星辰浩瀚璀璨,中国航天风正帆悬。新时代背景下,中国人迈向更远深空的步伐越来越自信,越来越坚定。作为我国首次行星际探测任务,让我们共同期待天问一号顺利到达火星,在这颗神秘星球留下“中国印记”,实现预期科学目标。

天问一号发射成功意味着什么

7月23日,中国火星探测器“天问一号”发射升空,我国计划在首次发射中实现“绕”“落”“巡”三大任务。在央视新闻和世界顶尖科学家论坛合作推出的央视新闻公开课《和诺奖科学家谈深空探测》节目中,多位诺奖得主及国际宇航联合会(IAF)主任表示对中国火星探测任务颇为关注。

三个任务合为一体是一次重要尝试

主持人:中国的火星探测器计划一次实现环绕、着陆、巡视三大任务,对首次飞行而言,难度有多大?

国际宇航联合会(IAF)主任 费希廷格:首先这非常具有远大抱负,而且也是创造历史的。还没有任何一个国家将这三个任务合为一体,这是世界历史上的首创。我们的中国朋友们永远都是志存高远,希望能够创造纪录,这从此前的登陆月背探测任务中可见一斑。

国际宇航联合会(IAF)主任 费希廷格:今天要去探索火星的目的不仅是为了了解火星,也是要更好地了解我们的地球,希望借此了解地球正在经历的变化,包括气候变暖,因为气候变暖很可能在火星上发生过。我们希望更多了解火星经历的历程,来更好地解析地球的未来走向,因为很有可能火星就是地球的未来。

1979年诺贝尔物理学奖得主 谢尔顿·格拉肖:我们知道中国“天问一号”任务要实现三个一,要绕行火星,并且在火星表面安全软着陆,然后还要释放火星探测车。火星车希望实现五个目标,包括绘制火星地表特征图,研究相关的火星形态以及天气气候,还要寻找在火星表面的一些冰以及其他的成分。

2019年诺贝尔物理学奖得主米歇尔·马约尔:我对中国复杂的火星探测任务深感钦佩。这首先有技术上的难度,人类如果能够完成这样一个目标的话,应该说是非常重要的。

中国首颗火星探测器发射成功

2020年7月23日北京时间12时41分,长征五号遥四运载火箭搭载我国首颗火星探测器“天问一号”,在海南文昌卫星发射中心成功发射,“天问一号”将在深空中飞行大约7个月的时间,2021年2月份左右到达火星。在前几天阿联酋的“希望号”火星探测器,以及未来几天发射的NASA“毅力号”火星探测器都会在明年的二月份会师火星。

各国火星7月扎堆去火星为哪般?

火星探测是有时间要求的,太阳系内地球和火星公转轨道是毗邻的,火星在外侧,和地球最近的时候在太阳同侧可以达到5500万公里,最远的时候分别在太阳两侧,距离达到4亿公里。因此要想从地球飞去火星就必须找准时机。

地球的公转周期是365天而火星公转周期是687天,这意味着大约需要每隔780天火星和地球才能更接近一次,也就是说每个火星探测窗口期大约间隔26个月左右,下一次火星探测窗口期的到来就是在2022年7月-8月份,因此说每次火星探测窗口期的到来都会有很多国家进行火星探测,这一次只不过是我们首次参与。

我国首颗探测器的探测任务

今年的4月24日我国航天局公布了行星探测任务“天问系列”,并把首次行星探测任务命名为“天问一号”,也就是对于火星的探测,在此后可能还会进行“木星系”和“土星系”的探测,因此说“天问一号”的成功对于我们至关重要。

人类上个世纪60年代才对火星执行首次探测任务,到今天已经半个多世纪了,火星探测的成功率并不高,所有探测器加在一起可能有50%的成功率,因此火星又被称为“探测器坟场”。

对于火星探测主要会分为四个方向,首先是发射探测器飞掠火星,这种探测是人类初期探测火星的主要方式,因为那个时期很多技术都跟不上,只能在探测器飞掠火星的短时间内尽可能地收集信息。

第二种就是在火星轨道上绕行,这是一种非常常见的火星探测方式,可以对火星的重力场、磁场、大气层等等进行探测,还可以观测记录火星表面上的具体情况;第三种是着陆火星,这是更进一步的探测,让探测器软着落在火星表面;第四种就是巡视探测,当着陆火星之后释放火星车。

我国此次火星探测任务会集中完成环绕火星、火星着陆和释放火星车进行巡视,此次我国的火星探测器将着落在火星的乌托邦平原,这是火星北半球,据之前其它国家的探测推断,在这里可能含有丰富的水冰,期待我国探测器能有更多的发现。

探测火星为什么那么难?

大家普遍认为火星探测要比登陆月球难得多,首先就是距离因素,火星和地球最近的时候还要在5500万公里,最远的时候4亿公里,光速单向飞行时间在3-22分钟。这也就意味着地球和火星之间的通信延迟至少在6-44分钟。

探测器着陆火星最艰难的地方在“恐怖7分钟”,因为火星和地球之间的通信延迟,这7分钟需要探测器完全自主地完成,我们是帮不上什么忙的。探测器需要在7分钟之内完成速降,使时速从2万公里降为零。

整个过程中探测器必须要自主完成非常复杂的动作,包括控制剧烈冲击下姿态、超声速下打开降落伞、反推火箭工作、悬停避障、减速软着陆等等,这所有的过程只能在7分钟之内完成,越过这一关才算是真正的成功。

实际上完成火星探测是非常系统的工程,首先就是要有大推力的运载火箭,像我国的长征五号就是给火星探测准备的。第二点是火星探测的着陆能力,能飞到火星是一方面,还得能安全软着陆。第三点就是火星和地球之间的通信能力,我国深空探测的通信主要靠佳木斯深空站、喀什深空站和阿根廷深空站协同作用。

我们为什么要进行火星探测?

火星探测科学意义重大,也是我国迈向深空探测的第一步,自从400多年前伽利略第一次把望远镜指向深空,我们对那里就充满了期待和幻想。尤其是火星,对于人类的意义绝对不同,1877年的时候意大利天文学家斯基帕雷在火星上发现了暗条纹,他认为这是火星上的运河,从此我们对火星有了很大的期待。

上个世纪美苏太空争霸,争先恐后地对火星进行探测,虽然最后没有发现“火星人”的存在,但是却收获颇丰,对火星的研究可能会帮助科学家理解预测未来地球的发展变化。因为科学家推测远古时期的火星也是生机勃勃的。

此次我国“天问一号”的成功,只是深空探测的第一步,未来在“天问系列”里我们将走得越来越远,“中国的梦”不仅仅在地球上,还远在宇宙深空。

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