北京中科白癜风“平安医院” http://www.kstejiao.com/7月23日，在中国文昌航天发射场，伴随着震耳欲聋的轰鸣声，人们熟悉的“胖五”——长征五号运载火箭在天际划出一道金色曲线，经过多秒的飞行后，成功将我国首个火星探测器——“天问一号”送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。麻辣姐就在现场，见证了这激动人心的历史一刻。“天问一号”任务，是我国首次火星探测任务，计划通过一次发射，实现“绕、着、巡”(火星环绕、着陆和巡视探测)三大目标，这在世界航天史上尚属首次。火星探测，可以说是当前行星探测的重点目标。太阳系八大行星中，人们似乎格外偏爱这颗红色星球。最近20多年，几乎每一个发射窗口都有火星探测器发射。今年7月，就有我国、阿联酋和美国三个国家计划实施火星探测任务。人们为什么要探测火星？从地球到火星，探测器怎么去？到达火星之后做什么？三国“探火”任务有啥不同？麻辣姐一一为您解答。一问：为什么要去火星？人们为什么对火星情有独钟？因为研究火星对认识地球演变具有非常重要的比较意义!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告诉麻辣姐，火星是离地球较近且环境最相似的星球，一直是人类走出地月系统开展深空探测的首选目标。以往的探测发现了存在水的证据，火星上是否存在孕育生命条件以及火星是地球的过去还是地球的未来，成为火星研究重大科学问题。专家介绍，太阳系共有八大行星，按照距离太阳的远近，依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，其中水星、金星、地球、火星叫做类地行星，其他排列在外圈的叫做类木行星(巨行星)。根据目前的研究，类地行星的主要成分都是硅酸盐，均为固体表面，都有核、幔、壳等分层结构。而类木行星主要由氢、氦和水等组成，不一定有固体的表面。在这些类地行星中，火星的自然条件与地球最为类似。从外形上来看，地球半径公里，火星半径公里，大致是地球的一半；火星的体积是地球的1/7，质量是地球的1/10。从地表温度来看，火星也与地球最为接近。从自转、公转形成的季节和时间来看，与地球相似，火星上也有一年四季。地球的一天为24小时，火星的一天则是24小时39分35秒，比地球长了40分钟。而地球的另一个邻居金星，一天的时间相当于地球的天，一年公转时间则为.7天；距离太阳最近的水星，一天相当于地球的58天，一年相当于地球的88天。从工程实践来看，火星探测相对于其他的行星探测，也更容易实现。“设计航天器要尽可能适应当地的环境。以金星为例，地表温度高达多摄氏度，目前的元器件在金星上都不能长期存在。火星与地球有最接近的环境，从各方面来看，火星探测在工程上更具可行性。”再从任务周期来看，金星、火星作为地球的邻居，飞行时间大约需要6—10个月。而木星则需要飞行7年，水星也需要花费数年时间。再往更远的深空飞行，按照目前的技术手段，可能要用上几十年的时间。正因为这些原因，火星探测才会在近年来愈发火热。二问：为何集中在7月发射？火星距离地球，可以用“亿里迢迢”来形容。这么远的距离，探测器要如何才能到达？专家介绍，由于路途遥远，从地球发射探测器到达火星，一般都采用最省能量的轨道。考虑到风险、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路线为年提出的“霍曼轨道”。由于该轨道每26个月才能出现一次，且最近“霍曼轨道”形成时间为年夏，所以近期各国火星探测计划均集中在该时间段。这也是发射窗口的含义之一。中国科学院国家天文台研究员郑永春对此作了形象的比喻，“可以把太阳系八大行星的轨道想象成一个大操场，火星在第四跑道，地球在第三跑道，内圈跑得快一些，外圈距离长、跑得相对慢一些。那么，从内圈到外圈发射探测器，最省力的方式一定是火星在前面、地球在后面，这样才有可能追上。否则在直线距离时发射，等到探测器飞过去，火星已经跑掉了。”专家介绍，火星探测器发射时火星在地球前方44度，由于地球比火星“跑”得快，在探测器发射不久，地球会在某一个位置追上火星，因此往往存在一种现象，即火星探测器发射之后大约两个月左右，紧接着就会发生“火星冲日”，此时地球和火星的距离最近。“因此，发射火星探测器的时间窗口和‘火星冲日’并不是一个时间点。天文观测时代，‘火星冲日’时地火距离最近，是天文学家观测的最好时机；航天时代，更看重发射的时间窗口。”三问：从地球到火星，一共需要多少步？专家介绍，探测器发射成功只是第一步，要圆满完成此次任务，“天问一号”还要经历六个阶段的考验。任务飞行过程包括发射、地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等六个阶段。这其中，关键环节非常多，对发射、轨道、控制、通信和电源等技术都提出了很高的要求。中国首次火星探测任务总设计师张荣桥此前接受记者采访时表示，与以往的工程相比，火星探测工程的最大特点，是距离远、环境新。“火星离地球最远4亿公里，我们以光速传播，约等于每秒30万公里，单程需要将近23分钟。什么概念呢？我从地面上发送一种指令，探测器要在23分钟后才能执行。这就给我们的测量、控制带来了新的难题。”张荣桥告诉记者，第二个挑战是环境新。“航天器设计的逻辑是先了解要去的环境，通过各种技术、手段、措施来保障航天器适应这个环境，但深空探测的特点是要去的是一个尚不确知的环境。”就拿光照来说。火星光照特殊，同样面积下，火星接收太阳光的能量只有月球表面的40%。探测器想要正常运转，需要增加一些特殊设计。太阳翼面积需要更大更灵活，大致相当于放置月球上的2—3倍，还要具备双轴驱动能力，时时刻刻追着太阳走。再如大气。火星的大气稀薄且具有不确定性，着陆器下降时，进入火星大气层的速度高达每小时公里，这一速度是高铁列车最快时速的50倍!超高速摩擦将会产生恐怖的温度，经历了上千度高温的考验后，降落伞将帮助火星车进行减速。随后火星车将开启全自动驾驶模式，自主完成减速、悬停，避开火星表面复杂地形后，缓缓降落至火星表面。这个过程，只能依靠探测器上的GNC(导航、制导、控制)系统自主执行。这一过程难度极大，一些国家的火星探测计划，就是在这短短的几分钟内“折戟”失利。四问：火星车着陆后要做啥？火星车成功着陆后，将开展哪些工作？刘彤杰告诉麻辣姐，探测器分为环绕器和着陆巡视器，二者都搭载了不少载荷。对于环绕器与着陆器将开展的探测工作，专家做了形象的归纳。——照相，去了之后总要看看火星长啥样，传回自己拍摄的火星图像；——测物质，火星表面有什么物质，这些物质的构成成分是什么；——测环境，携带的这类仪器数量最多，探测火星的磁场环境、离子与中性粒子、高能离子等情况；——看内部，尽管只是探测浅层的地质结构，也是大家
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