让孩子像科学家一样思考，像工程师一样解决问题
之前看《火星救援》电影，对主人公利用自制的肥料在火星种土豆的场景记忆非常深刻。火星近距地球离约为万公里，最远距离则超过4亿公里，在这个看似荒芜的星球，未来真的可以种出土豆吗？
昨天一大早就看到天问一号成功着落火星表面的报道，着实让人振奋了一把。毕竟这是我们国家首个火星探测任务，任务的成功也标志着我国成为世界上第二个实现火星车安全着陆和巡视探测的国家，而且更多有关火星的奥秘将逐渐被揭开。
孩子们起床后，一边吃早餐我一边给他们看天问一号的动画模拟视频。“为什么要去探测火星？”、“探测器不会被火星大气层烧毁吗？”、“火星那么远，图片怎么传回地球呢？”……孩子们一边看着视频，一边不解地问道。
看着孩子们对这个事情还挺感兴趣的，我一边跟他们解释，针对有些不确定的还专门查了一下资料讲给他们听。趁着今天周末在家，我把昨天查阅的资料汇总一下分享出来，若孩子们问起来，或许对大家会有一些帮助。
素材来源：CCTV、SpaceInsightsToday
01
为什么要探测火星？
此行的目的主要有2个：火星是否存在过生命或者支持生命的环境，以及火星演化和太阳系的起源与演化。
号外！在移民其他星球这件事上，人类最开始感兴趣的是金星而非火星。每颗恒星都有一个宜居带的概念，只有当行星在距离恒星合适位置时才能保证液态水的存在，火星处于宜居带边缘，显然金星条件胜出，加上金星体积、质量和地球相当，金星无疑受宠。只可惜当美国“水手二号”探测器发现金星表面温度可达多℃时，才彻底浇灭了人们移民金星的幻想。从此，火星成为人类心中理想的地球备胎。
02
天问一号、祝融号、火星车傻傻分不清？
天问一号火星探测器包括3个部分：环绕器（轨道器）、着陆器、巡视器。环绕器和其他两部分在火星环绕轨道上相互分离，继续独自绕火星飞行的探测器，并起到信号中继作用。着陆器就是负责把巡视器安全送达至火星表面的装置。巡视器就是通常说的火星车，真正行驶在火星表面的探测装置，前段时间给它正式命名为“祝融号”（我国古神话人物——火神、灶神）。
03
天问一号是怎么到达火星的？
从地球发射升空：年7月23日12时41分，由长征五号遥四运载火箭发射升空。
地火转移：达到第二宇宙速度（脱离速度）后，探测器脱离地球轨道，经过多次中途修正，飞向火星。
绕火星轨道飞行：经过三次制动后，年2月10日20点50分左右，探测器进入火星停泊轨道，绕火星飞行。此时，天问一号已经飞行了多天，行程达4.6亿公里。
离轨着落：经过了3个多月绕火星飞行后，着陆器与环绕器分离，带着巡视器，经过“惊魂九分钟”，于昨天7时18分成功在火星表面安全着落。
图片来源：中国航天报
04
如何在9分钟内将速度从4.8km/s减为0？
此前科爸曾给大家分享过一个美国火星探测器“机遇号”抵达火星的动画模拟视频，着落时使用安全气袋作为缓冲，在火星表面弹跳数次稳定下来后，气袋打开，火星车驶出。点击这里可以回顾（超震撼！原来火星探测器是这样从地球被送到火星的）。
此次天问一号则采取了另一种着陆方式，整个过程仅历时9分钟，但分成了四个重要阶段：
阶段一：气动减速阶段。着陆器以4.8km/s的速度冲进火星大气层，经过秒将速度降为m/s。
阶段二：伞系减速阶段。通过降落伞的方式，经过90秒将速度降为95m/s。
阶段三：动力减速阶段。开启反推火箭发动机，在80秒内将速度降为3.6m/s。
阶段四：着陆缓冲阶段。悬停在米高空并自主选择最佳地点缓缓降落，在最后4米自由落体在火星表面，由自身缓冲结构吸纳动能将速度减为0，并释放火星车。
图片来源：中国航天报
05
进入火星大气层不会把着陆器烧毁吗？
当着陆器冲击火星大气层时（空气密度仅为地球1%），由于空气摩擦生热，温度极速上升高达0℃，得益于超强耐高温的隔热罩，才确保了火星车不会被“烫伤”。
06
天问一号是如何与地球传递信息？
由于天问一号距离地球3亿公里，就连电磁波（30万km/s）也得经过17多分钟才能到达，因此整个降落过程全部靠天问一号自行操控，其难度可想而知。此外，祝融号火星车体积小，导致通讯能力有限，相关探测数据，先会传送到环绕器（起到中继作用），再传回地球。
看到这里，想必大家已经对天问一号有了一定的了解，接下来祝融号火星车将在火星表面运行3个月，至于能不能在火星种土豆，我们期待它为我们揭开谜底，也欢迎加入科爸粉丝群进行探讨交流。
参考资料：环球科学、航天科技集团五院、CCTV、人民网科技频道
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