本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。在今年7月23日，天问一号火星探测器发射升空，这是我们国家第一次火星探索任务。经过数月的飞行，截止至年11月17日，天问一号探测器的飞行里程已经超过3亿公里，与地球的距离也达到万公里。现在探测器继续飞行了近半个月，意味着它的飞行里程更远了，离我们地球也更远，反过来，这也意味着离火星也越来越近。按照计划，探测器将会在年2月到达火星，随后在年5月择机实施软着陆，将火星车送上火星的表面。在天问一号探测器“奔火”之际，我们嫦娥五号探测器在年11月24日发射升空，经过数日的飞行，在年11月28日20点58分，嫦娥五号探测器在距离月面约公里处成功实施近月制动，顺利进入了环月轨道飞行。在年11月29日20点25分，嫦娥五号探测器在近月点再次制动“刹车”，从此前椭圆环月轨道进入了近圆形环月轨道飞行。在年11月30日凌晨4点40分，嫦娥五号探测器着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体分离，将择机登月。从任务来看，两个探测器都有相近的地方，如两个探测器都是飞往外星球、都会择机登陆月球表面、火星表面，那么哪个探测器的难度更大一些呢？由于两个探测器本身就是不同的探测器，飞往的目的地不同，最终的任务也不完全相同，所以我们不能直接简简单单横向对比就断定哪一个探测器的难度更大。不过我们通过一些细节的对比，可能会看到两个探测器的难度差异。发射阶段天问一号重约5吨，嫦娥五号探测器重约8.2吨，虽然两个探测器的体重不相同，看起来发射嫦娥五号的难度好像会更大一些，但是对于长征五号运载火箭来说，不管是发射5吨的天问一号探测器，还是发射8.2吨的嫦娥五号探测器，都可以说是绰绰有余，因此在发射阶段，两个探测器的难度应该是相当的。飞往月球、火星阶段由于月球离地球的平均距离仅为38万公里，而火星与地球的最近距离都超过万公里，最远更是达到4亿公里，所以飞往火星的时间比飞往月球的时间更长。嫦娥五号探测器大约飞行了小时实施制动进入环月轨道，而天问一号则需要飞行半年多点的时间才能飞到火星附近，最后还需制动才能被火星引力捕获进入火星轨道。也是由于距离差异的原因，所以在信号传输和接收方面难度也不相同。从地球发出的信号大约需要1.26秒就到达月球，这个延迟时间基本上可以认为接近“实时测控”，而且信号强度削减也不会特别明显，因此在地球监测月球探测器的难度稍低一些。即使按照火星与地球最近距离万公里计算，从地球发出的信号最快也需要超过3分钟才能被探测器接收到，如果火星与地球的距离达到最远4亿公里时，则地球发出的信号需要22.22分钟才能被探测器接收到，而探测器接收到信号再予以回复，也需要22.22分钟才能回到地球。最重要的是，如此遥远的距离，信号强度严重削减，接收到这些极为微弱的信号难道非常大。所以，在飞往月球的过程难度比飞往火星的过程应该是低一些。到达月球、火星后两个探测器都是高速飞往月球、火星，这两颗星球的引力都比地球小，逃逸速度也比地球的逃逸速度小，因此到达月球、火星附近后，都需要进行减速。由于距离差异的原因，两者的难度也不相同。在地球附近的月球探测器，我们还能接近“实时”监测，但是在最远达到数公亿公里的火星探测器，通讯延迟的原因导致我们没法实时对其进行监测，只能依靠探测器自主实现。因此减速进入火星轨道的难度应该是比进入月球轨道的难度更大一些。着陆阶段距离导致的通讯延迟差异，我们就不详细复述了，前文已经说到。由于月球没有大气层，所以着陆器只需要启动发动机进行减速，将速度下降到0就可以实现软着陆了。而火星的情况就复杂一些了。因为火星还有一个很稀薄的大气层，所以着陆器在着陆的过程中，不仅仅会受到空气阻力而出现升温、黑障的情况，还需要在适当的时机开启降落伞、反推发动机进行减速，哪一个环节出现意外，都可能会导致登陆火星失败。登陆火星的过程大约持续7分钟，再加上距离导致的通讯延迟的原因，所以着陆器完全是依靠自主实现软着陆，这也被称为“恐怖7分钟”。从这一点来看，着陆火星的难度比着陆月球的难度应该是更大一些的。登陆后的工作由于两个探测器在登陆后的任务不同，所以我们没法比较哪一个任务更难。天问一号探测器在登陆火星后，还会释放火星车，让火星车在火星表面行驶，这也是有难度的。而嫦娥五号探测器在登陆月球以后，会在月球表面采集样本，然后上升器会在月球起飞进入环绕月球的轨道与轨道器进行对接，最后加速飞回地球。考虑到探测器是否需要从外星球起飞返回地球，相比之下嫦娥五号的后续工作难度可能会更大一些。总结：2个探测器在难度方面各有千秋，如在奔月、奔火阶段以及登陆阶段，天问一号的难度可能会更大一些，但是在完成登陆以后，嫦娥五号后续的工作难度应该是更大的，毕竟需要起飞返回地球。
转载请注明：http://www.aierlanlan.com/tzrz/6021.html
