中國首次自主火星探測任務,也是首次行星探測任務「天問一號」在海南文昌發射中心,乘坐長征5號遙四火箭已經發射升空。
首先我們預祝這次探火過程中的所有任務都能圓滿成功。
至於結果怎樣,大家也不用著急,因為跟以往去月球不同的是,月球在繞地球運行,距離非常近,且變化不大。
發射任務可以隨時進行,7-8天的時間就能在月球上著陸,成功與否立馬見分曉。不用過多的等待。
但去往火星要比去月球難得多,主要體現在距離上,因為火星和地球一樣都在繞太陽運行,地球在火星軌道的內側,它倆之間的距離變化比較大。
當地球和火星處在太陽的同一側,且與太陽呈一條直線的時候,距離最近也有5500萬公里;當它倆分別處在太陽的兩側時最遠,距離約4億公里。
相比月球距離地球平均為38萬公里,因此去月球和去火星的難度根本不在一個等級上,一般去往火星至少需要7個月的時間。
所以這項任務的周期非常長,大家要耐心等待「天問一號」進入火星軌道,以及著陸器著陸的消息。
相信大家也聽說了,在我國"天問一號"升空之前,阿聯的火星探測器「希望號」早於3天已經在日本發射升空,而且在月底美國的「毅力號」探測器也將去往火星。
那為什麼大家都集中在7月底到8月初集體去往火星呢?這可不是商量好一起在湊熱鬧,而是像上文說的,地球到火星的距離由於兩顆行星的運動變化非常大。
由於人類目前的火箭技術,以及受到燃料的限制,我們必須選擇在地球和火星最近的時候,發射探測器,這樣既節省能量也節省時間,就最近的距離也需要數月的時間探測器才能進入火星軌道。
因此兩顆行星最近的時候,就是我們所說的發射窗口期,很明顯今年的7月份就是一個發射窗口期。如果錯過這次的發射時機,下次想要去火星將要等到2022年。
那麼這個窗口期是怎麼來的?由於地球在火星的軌道內側,運行速度比火星要快,每隔26個月地球就會從內側追上火星,和火星達到最近的距離,這就是發射火箭最好的時機。
不過這裡需要注意的是,現在的發射時間地球並非已經追上了火星,也就是說它倆現在的距離並非最近,而是地球現在還滯後火星一段距離。
我們提前發射探測器,正好可以利用地球公轉29.783千米/秒的速度以及自轉的速度,朝東發射使得探測器搭地球的便車,去追火星。
這也是為什麼我們這次選擇在海南文昌發射的原因,因為維度更低一些,地球自轉的線速度更大,火箭能獲得更快的速度。
而且就算搭了地球的便車,再加上火箭的加速,探測器也不是直溜溜的去追火星,而是在地球和火星之間事先變軌,通過霍曼轉移軌道,與火星在預定的地點會合,然後減速,成為一顆環繞火星的一顆人造衛星。
這個時間點估計在明年的二月份,如果這時探測器依舊沒有失聯,那只能說明這次火星探測任務才成功了1/3。
因為我國這次要一次發射完成繞、落、巡三項任務,這在國際上是史無前例的一次壯舉,最難的部分就是落。
由於火星距離地球非常遙遠,以光速通訊也會出現很大的延遲,人為控制肯定無法實現。而著陸器從火星軌道每秒5公里的運行速度,想要安全、平穩的著陸,必須要完全自主、智能的控制。
並且在7分鐘內,在火星大氣中將速度降為零。這個過程就被稱為「恐怖7分鐘」。之前人類發射的探測器很多都載到了這個階段。
如果安全著陸,釋放火星車應該沒有多大問題,畢竟我們在月球上已經干過很多次了,輕車熟路。
雖然美國、蘇聯、日本、印度、歐洲航天局在我們之前已經進行了、甚至多次進行了火星探測任務。
但是他們都是繞、落、巡三項任務分開進行的,而且失敗的幾率非常高。從下表就能看出火星就是一個探測器的墳墓。
20世紀之前的火星探測任務基本上都以失敗告終,成功的寥寥無幾,直到21世紀成功率才有所提升,但也只是美國一家獨占鰲頭。
這足以見得火星探測的難度,所以我們說如果這次的任務能夠圓滿完成,這將是一次史無前例的彎道超車。
那麼到底能超到什麼程度?你看,雖然蘇聯從1960年就發射了火星1號探測器,美國在1964年發射了水手3號火星探測器,時間確實挺早的,這時我國還不具備發射人造衛星的能力。
第一顆人造衛星東方紅一號在1970年才發射升空,我國的航天事業才剛剛起步,像是一個出生的嬰兒一般。
而美國1969年已經將太空人送上了月球,水手4號在1964年已經飛越了火星,1971年水手9號環繞火星成功。1975年海盜1號火星探測器環繞、著陸成功。
從時間上看,美國遠遠領先我們50年的時間,這50年,美國也多次向火星發射探測器,並且發射探測器拜訪了太陽系其他的行星。
總的來說沒有多大的進步,也沒有把我們甩出幾條街的感覺,因為他們沒有從火星上返回探測器,更沒有登陸火星,現在主要的探測目標依據是火星。
而這50年我國在背後奮起直追,一步一個腳印,按照自己既定的航天規劃路線發展,目前已經玩轉也月球,和美國站在了同一起跑線上,在探索太陽系的外行星。
如果這次任務圓滿的成功,接下來我們將在2030年實現在火星的採樣返回,任務會升級為繞落回。而美國也計劃在同一時間完成火星返回的任務。
並且我們未來還會有天問1號、2號、3號的任務分別辦法土星、木星、甚至是天王星、海王星,以及外太陽系。
我們是否能和美國站在外行星探測的同一起跑線上,就看這次任務能否成功,能否一舉追上火星探測50年的差距。