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中国首次火星探测天问1号任务探测器离地球突破1000万公里
本文摘要:亚博网站信誉有保障的,亚博app安全有保障,在广阔的天空中飞行一个月,离地球超过1000万公里的天问1号还突破了7大难关8月25日22时45分,中国首次火星探测天问1号任务探测器在广阔的宇宙中飞行了1月多,离地球超过1000万公里,刷新了中国宇宙深空探测距离的新记录。

在广阔的天空中飞行一个月,离地球超过1000万公里的天问1号还突破了7大难关8月25日22时45分,中国首次火星探测天问1号任务探测器在广阔的宇宙中飞行了1月多,离地球超过1000万公里,刷新了中国宇宙深空探测距离的新记录。天问一号火星之旅还很长,面对什么样的风险点,科学研究者有什么样的保障技术和措施呢?最近,宇宙领域的相关专家和研究开发机构接受了本报记者的采访,详细解读了天问1号任务探测器的奔火之旅。

火星

踩26个月遇到的探火窗火星是太阳系中与地球最相似的行星,其日为24.6小时,四季变化,有大气。火星表面的平均气温只有零下63度,但在夏天阳光直射的地区,气温可以上升到20度,特别是火星赤道,极端温度可以上升到30度。正因为火星上的环境接近地球,这也为人类移民火星创造了条件,火星是目前人类除地球外研究程度最高的行星。用空间探测器探测火星,几乎贯穿整个人类的宇宙史。

天问一号任务火星探测器上升前后,阿拉伯联合酋长国和美国也发射了各自的火星探测器。为什么每个人都在赶7月下旬到8月上旬?宇宙科学普及专家庞之浩告诉记者,这是26个月轮到的探火窗时间。

庞之浩说,地球和火星都围绕着太阳转,就像在田径场上赛跑一样。地球在里面,跑得快,365天跑一圈火星在外面,跑得慢,687天跑一圈。地球和火星在各自奔跑,最近距离5500万公里,最远距离达到4亿公里。

距离差异如此之大,人类为了节省燃料,必须在接近两个邻居时送出探测器。这个最近的时间点,每26个月轮到一次。

天问

但是,这个最近的时间点是今年90月。那么,为什么选择在7月和8月发射探测器呢?庞之浩说,这也是因为火星和地球在内外圈跑的关系。

如果探测器在两颗行星最近上升,地球比火星跑得快,探测器上升后不久就跑到火星前面,不能和火星在附近见面。因此,必须巧妙利用地球和火星的旋转位置,事先设计探测器的发射轨道。火星位于地球前约44°时,人类发射探测器,探测器利用地球的公转跑步速度,追上火星,被火星的重力捕获,最终到达目的地。

这条神奇的轨道叫霍曼轨道。根据霍曼轨道的运行规则,探测器在7月和8月上升,可以赶上90月地火距离最近的偶然火星。根据探火之旅之后的7个难关,中国宇宙科技术集团五院介绍,国际上对火星的探测始于1960年代,到今年6月末为止发射了44个火星探测器,但任务成功的概率只有50%左右。

庞之浩说,成功实现火星探测需要渡过八大难关。目前,天问一号任务探测器已经顺利渡过了第一个发射难关,接下来有七个关口,可以说是一步一步惊讶。■通信难关现在天问1号任务探测器离地球1000万公里以上,每天以约30万公里的速度远离地球,信号强度与距离的平方成反比,意味着将来返回地球的探测器信号越来越弱,过去很多探测器失去了联系。

■控制难关由于探测器远离地球,测量信号的延迟越来越长。到最后落地阶段,地火之间的信号传输将超过20分钟。

火星

这就要求探测器具有很强的自主工作性能,不能任何事情都依靠地球队来遥控。特别是在轨道变化、姿势调整方面,需要根据事先注入的数据自主进行轨道变化。每秒1米的延迟误差,火星附近产生10公里左右的位置误差,差距毫厘米有可能错误千里。

■能源难关天问一号任务火星探测器离地球越来越远,离太阳越来越远,太阳辐射强度大幅度减弱,探测器太阳能电池阵列大,光电转换效率高,需要提供足够的能源。■环境难关火星探测器暴露在宇宙环境中,损害风险大幅增加。

因此,天问一号任务探测器在飞行过程中需要提前规划路线,避免太阳风暴强烈时,同时采用防辐射的设备和防辐射屏蔽措施。■进入轨道的难关探测器在进入火星轨道的过程中,为了被火星的重力捕获,必须选择适当的进入距离。当探测器进入火星轨道时,刹车的力量大小、时间早晚、进入角度都会影响引力捕获的效果。

稍有不慎,探测器就会滑出火星轨道,撞上火星。■着陆难关火星大气稀薄,高速着陆的探测器必须经历恐怖的7分钟,稍有不慎就会被烧毁或掉落。例如,2016年发射的欧洲火星探测器,发动机在1秒前关闭,最后硬着陆拍摄在火星表面。

庞之浩说,火星着陆的难度相当于从巴黎打高尔夫球,正好落在东京的洞里,这并不夸张。■工作难关探测器落地后也不一切顺利。火星环境复杂恶劣,特别是沙尘暴非常严重,风力达到地球12级台风的6倍,时间长达3个月到半年,沙尘遮天,对探测器的杀伤力极大。此外,火星的温度相对较低,这也是探测器着陆器和火星车的温度控制系统的一大考验。

多次轨道修正确保到8月25日2245分为止,天问1号任务火星探测器离地球突破1000万公里,探测器飞行正常。在地面上,许多科研人员全力以赴,保障天问顺利奔向火星。天问一号任务探测器的火星之旅主要包括发射段、地火转移段、火星捕获段、火星停泊段、离轨登陆段和科学探测段。目前探测器处于地火转移段,需飞行约6.5个月。

中国宇宙科学技术集团五院火星探测器整体主任设计师王闯在接受媒体采访时,团队一直关注探测器的健康状况,定期进行健康检查。记者了解到,为确保天问1号在预定时间内与火星正确交往,探测器在地火转移段需要4~5次轨道中途修正和1次深空机动。8月2日,《天问一号完成了第一次中途修正,之后计划在9月进行第二次轨道修正。特别是深空机动是控制量大的轨道控制动作。

深空机动后探测器真正意义上飞向火星,更重要,难易度也更高。天问一号经历亿万公里的长途旅行来到火星时,经历着陆阶段恐怖7分钟的考验:探测器高速进入时,与大气层发生严重摩擦,表面温度急剧上升,就像流星一样。如果不进行有效的防护,探测器将被大气层烧毁。因此,中国宇宙科学技术集团一院宇宙材料和技术研究所的专家们开发了3种高科技材料,共同作战,尽全力保护探测器安全着陆火星。

探测器的着陆方式和地点也很讲究。国家宇宙局中国首个火星探测任务新闻发言人刘通杰以前说天问1号任务火星探测器明年2月左右到达火星时,不直接落入火星表面,进行近2个半月的环绕飞行,初步探测落地区,气候条件好时落地。

火星

由于火星北半球平原比较多,天问一号任务火星探测器选择落在北半球乌托邦平原。路很长,太多了。

天问一号怀着梦想和期待,在广阔的宇宙中一直走向神秘的红星火星!本报记者张航编辑:苏亦瑜。


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