刚刚,天问一号发射升空这里有一份超全科

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北京时间年7月23日12:41,长征五号遥四运载火箭从海南文昌航天发射中心一飞冲天,带着天问一号开启前往火星的征途。毫无疑问,这是中国航天的里程碑时刻,标志着我国向深空探测迈出重要一步。

值此喜大普奔之际,努力做一份科普,希望能让大家对天问一号有更全面的认识。

1.萤火一号

首先,要为萤火一号正名。现在媒体几乎清一色地将天问一号称为中国首次火星探测任务,这是不严谨且不负责的,难道萤火一号不配拥有姓名?实际上,萤火一号才是中国第一个火星探测器。

萤火一号是一个环绕火星探测的小型卫星,年11月搭乘俄罗斯福布斯号采样返回探测器的顺风车发射升空。遗憾的是,在发射进入太空后,探测器未能成功变轨,最终坠毁于太平洋。

所以,严格来说,将天问一号称为中国首次火星探测任务实有不妥。都说忘记历史就等于背叛,萤火一号以及背后辛勤付出的科研人员绝对值得铭记。对于天问一号,欧阳自远院士提出了一种更恰当的说法——中国首次自主火星探测。

2.天问一号,这是计划的一部分!

年4月24日,在第五个中国航天日线上启动仪式上,本次火星探测任务名称和图像标识正式发布,天问一号就此名震江湖。

在这组意义深远的名称与图形标识背后,藏着的是更为长远而宏伟的蓝图——中国行星探测工程。中国航天将中国行星探测工程命名为天问系列,而天问一号只是计划的一部分。

“天问”出自《楚辞》,来源于中国伟大诗人屈原的长诗,作品对天地、自然和人世等一切事物现象进行想象与发问,从宇宙之本源,到阴阳之俱化;从天地之构造,到星辰之往亘。

以“天问”作为工程名称,表达了中华民族对真理追求的坚韧与执著,体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承,寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技不断创新永无止境。

相应的,中国航天为中国行星探测工程设计了完美的图形标识,名为揽星九天。

太阳系八大行星依次排开,表达了宇宙的五彩缤纷,呈现了科学发现的丰富多彩。饱含动感、气韵流动,开放的椭圆轨道整体倾斜向上,展示了独特字母“C”的形象,代表了中国行星探测-China,体现着国际合作精神-Cooperation,标志着深空探测进入太空能力-C3。

天问一号是中国行星探测工程迈出的第一步,未来还会有更雄心勃勃的计划,诸如火星采样返回任务、小行星采样返回任务、木星探测任务等等。是的,我们的征途是星辰大海!

3.天问一号去火星干什么?

天问一号是一项极具挑战的任务,计划一次性完成对火星环绕、着陆、巡视,即所谓的“绕、落、巡”,然后对火星展开全面而深入的探测。

公开资料显示,天问一号由一个轨道器和一个着陆器/巡视器组合体组成,重约5吨,共携带了13台科学载荷。其中,轨道器上7台——中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪;巡视器上6台——多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机。

通过轨道器和巡视器的天地联动探测,天问一号将致力于完成五大科学目标:

(1)研究火星形貌与地质构造特征。探测火星全球地形地貌特征,获取典型地区高精度形貌数据,开展火星地质构造成因和演化研究;

(2)研究火星表面土壤特征与水冰分布。探测火星土壤种类、风化沉积特征和全球分布,搜寻水冰信息,开展火星土壤剖面分层结构研究;

(3)研究火星表面物质组成。识别火星表面岩石类型,探查火星表面次生矿物,开展表面矿物组成分析;

(4)研究火星大气电离层及表面气候与环境特征。探测火星空间环境及火星表面气温、气压、风场,开展火星电离层结构和表面天气季节性变化规律研究;

(5)研究火星物理场与内部结构。探测火星磁场特性。开展火星早期地质演化历史及火星内部质量分布和重力场研究。

如果一切顺利,天问一号将为促进人类认识火星贡献一份中国力量。

4.发射升空,但道阻且长

天问一号发射升空令人振奋,但需要指出的是,这只是亿里长征的第一步。

接下来,天问一号将在太空飞行约7个月,预计于年2月抵达火星轨道。然后,天问一号需要经历被火星捕获、进入环绕火星轨道、轨道器与着陆器/巡视器分离、着陆器/巡视器着陆火星、巡视器驶下着陆器等重重考验。

其中,着陆器/巡视器着陆火星是最为凶险的过程,也就是著名的恐怖七分钟。

实际上,恐怖七分钟是NASA的一种说法,指的是探测器要在大约短短七分钟之内,经过一系列复杂操作,切入火星大气,从时速上万公里紧急刹车,最终平稳着陆火星表面。

而且,由于地球与火星相距约万公里-4亿公里,两者之间通讯来回存在数分钟至数十分钟的延迟。这意味着在探测器着陆火星过程中,无法进行人为干预,一切只能由探测器按照设置好的程序自主进行。

具体到天问一号,它不是直接切入火星大气,而是从环绕火星的椭圆轨道切人,速度会更缓慢一些,整个着陆过程略长于七分钟,技术难度相对较低,但挑战依然巨大。

天问一号着陆器/巡视器着陆火星的过程大致如下:

(1)气动减速,将速度从米/秒减至米/秒;

(2)打开降落伞,将速度从米/秒减至95米/秒;

(3)动力减速,探测器的反推发动机点火,将速度减至3.6米/秒,在米高度悬停避障,最后从3-4米出自由落地,依靠着陆缓冲机构吸收势能,减少冲击,安全着陆。

按计划,天问一号的着陆器/巡视器将在抵达火星轨道2-3个月后进行着陆,候选着陆点为火星乌托邦平原。

5.写在最后

火星是人类成为跨星球物种的最佳选择,是人类迈向星辰大海的重要踏板。如今的探测不仅是满足人类的好奇心,还是为未来殖民火星做准备。

值得一提的是,探测火星是一项充满挑战的事业。人类探测火星的历史已经持续了近60年,共计发射了四十几次火星任务,成功率却只有一半左右,而登上火星的探测器更是屈指可数。

迄今为止,成功登陆火星并且正常运作的探测器有且仅有8个,它们全部来自美国,分别是海盗1号、海盗2号、旅居者号、勇气号、机遇号、凤凰号、好奇号、洞察号。

最后,祝愿天问一号一切顺利,早日在火星上留下中国足迹。




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