【多个火星探测器计划七八月升空 为何都选同一时间段】目前,计划在7—8月择机发射的美国“毅力号”火星探测器和阿联酋“希望号”火星探测器已进入发射“倒计时”。而我国首次火星探测任务——“天问一号”的发射也备受关注。不久前,中科院院士、航天科技集团科技委主任包为民接受央视记者采访时透露,今年7—8月,“天问一号”将进行发射。

这场多国登台的“探火”大戏让人拭目以待。

在窗口期发射,省时省力省钱

包括中国在内,今年计划“探火”的国家不约而同将火箭发射日期选在7—8月,这是为什么呢?

“今年7—8月是火星探测‘窗口期’。”中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室研究员刘勇表示,火星和地球几乎在同一轨道面围绕太阳公转,地球公转周期为1年,火星公转周期约为2年。如果在环形跑道上让地球和火星进行一场赛跑,发令枪响后“慢吞吞”的火星大约每两年会遇上地球一次,此时两行星距离最近。在这一时刻前后,从地球发射火星探测器,能让人类“探火”之旅的“赶路”时间更短、所携燃料更少、成本更加低廉。

然而,即便是这最短的飞行距离,探测器仍要经历一场“长途旅行”。

中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟告诉科技日报记者,火星距离地球最远约4亿公里,最近也要约5600万公里,以我国此次将要发射的火星探测器为例,需要飞行200余天才能到达遥远的火星。

探测器“赶路”期间,地球和火星始终相对运动着。因此,探测器飞行轨道设计里头藏着大学问。

“火星探测器往往沿着地火之间的霍曼转移轨道飞行。”刘勇说。

霍曼转移轨道由德国物理学家瓦尔特·霍曼提出,是一种变换航天器轨道方法的统称,途中只需两次引擎推进,相对节省燃料。

刘勇指出,火星探测器发射升空后,先在地球附近加速,进入椭圆形的霍曼转移轨道惯性飞行,不需耗费自身所携燃料;等到达火星附近“刹车”减速,最终被火星捕获。这就要求探测器发射时,火星和地球的相对位置必须提前计算好,使得探测器的霍曼转移轨道能够与火星公转轨道在某一时刻相切。两轨道的切点就是探测器将被火星轨道捕获的空间位置,这一特定时刻就是探测器真正投入火星“怀抱”的时刻。

结合地球、火星的公转周期,以及轨道设计的相关内容,科学家通过详细周密的计算得出,在地球上每隔约26个月是发射火星探测器的最好时机,“窗口期”由此而来。

如果错过今年7—8月这次“窗口期”,下次火星探测的好时机只能等到2022年。例如,欧洲空间局(以下简称欧空局)与俄罗斯航天局合作研发的火星探测器原定于今年7月发射,但因疫情及其他技术因素影响,不得不推迟到两年后发射。

目的地相同,“赶路”时间不一

如果翻阅历史资料就会发现,即便国际上历次火星探测几乎都沿着霍曼转移轨道飞行,“赶路”时间却有长有短。

美国发射的“水手4号”火星探测器,从距离火星1万公里的高空处拍摄并回传了第一张火星表面的照片。这张充满了陨石坑的照片当时震惊了科学界。该探测器于1964年11月底发射,1965年7月中旬飞越火星,时隔8个半月。

与“水手4号”同一系列的“水手9号”则在“赶路”途中费时较少。该探测器于1971年5月底发射,同年11月中旬抵达,成为人类派往火星考察的第一颗人造火星卫星。飞行时间仅5个半月。

随着时间推移,后续发射的火星探测器飞行时间反而有增长趋势。

据此前《人民日报海外版》报道,此次我国首次火星探测任务计划飞行7—8个月。当然,还有时间更长的“探火”之行。如1975年美国发射的“海盗1号”,耗时10个月驶向火星;2013年印度发射的“曼加里安号”,耗时11个半月才进入火星轨道。

目的地相同,为何“赶路”时间不一?

刘勇告诉科技日报记者,火星探测器飞行时间相差较大,除了工程实际中火箭的运载能力和火星探测器本身的质量以外,还有两方面因素。

其一,地球、火星的公转轨道都不是真正意义上的正圆轨道,因此即便二者距离最近时,这一最近距离也有长有短。同理,如果不是同一年“窗口期”发射的火星探测器,其飞行距离也略有差别,飞行时长自然也会有所不同。

“每一次‘窗口期’火星探测器飞行的距离不等,下一次探测器飞行距离最短的‘窗口期’在2035年,这在天文学上被称为‘火星大冲’。”刘勇说。

其二,飞行时间也与飞掠、环绕等不同的探测目标有关。飞掠火星只需靠近即可,相当于“一日游”,旅途中惊鸿一瞥,拍下几张照片,扬长而去。环绕火星则需要在特定时刻“刹车制动”,进入火星轨道成为人造火星卫星,相当于“深度游”,此后扎根在火星周围,直至生命终结。因此,当探测器以环绕火星为任务目标时,其所携带的燃料更多,变轨相对复杂,飞行时间也相对长些。

除了飞行时间不一外,火星探测作为一项系统工程,还有很多耐人寻味的科学问题值得探究。正如刘勇所言:“航天工程是人类的科技极限挑战,具有极高的风险性。期待我国首次自主火星探测任务圆满成功。”

相关链接

火星魅力让“探火”大军日益壮大

国际火星探测始于20世纪60年代。90年代以来,火星探测迎来又一高潮,相关科研任务进行得如火如荼,包括美、俄、日、欧、印等国在内的“探火”大军日益壮大。截至目前,火星探测任务已实施40余次,其中美国20余次,苏联/俄罗斯实施次数紧随其后,日本、欧空局和印度也分别进行过“探火”任务。火星魅力之大,可见一斑。

那么,各国为何对火星如此“钟情”?

“火星是太阳系内与地球特点最为接近的行星,是人类未来移民的首选地。” 张伟表示,火星上的重力约为地球的2/5,具备较稀薄的大气——大气成分为95%的二氧化碳、3%的氮气、很少的氧气和水汽等,且可能存在水资源,通过合理改造有希望成为未来人类可以驻留的地外生存空间。

“再者,火星探测的科学价值十分突出。”刘勇在接受科技日报记者采访时如是说。

是什么原因导致火星失去了水?它怎样从一个蓝色星球变成现在一片荒漠的红色星球?其大气、环境是如何演化的?火星的今天有没有可能就是地球的明天?这些都是科学家们想要通过相关探测去解答的问题。

此外,张伟指出,火星探测是涉及众多高新技术领域的系统工程,要解决轨道设计、自主姿态确定与控制、着陆导航、热控制、辐射防护、遥操作与遥分析、深空测控通信等技术问题,能够带动系统工程、自动控制、能源、材料、通信、遥感等众多领域的迅速发展,也是一个国家科技实力和创新能力的重要体现。“在国际竞争日趋激烈的今天,火星探测已成为目前及未来很长一段时期国际航天大国竞争的主要‘竞技场’。”张伟说。链接: https://t.cn/A6y5t6gF

NASA已完成极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️的最终测试
预计今年发射升空
上周,宇航局在佛罗里达州的肯尼迪航天中心
完成了极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️项目的重要测试
如果一切顺利,它将于2 0 2 0 年 7 月
极尽完美的Mars 2020毅力号(Perseverance)火星车一同发射升空
此前NASA 已经☄️向火星表面投放了多辆漫游车一些仍在运行
其中包括
上周晚些时候,NASA 在气闸中
对极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️
展开了 50rpm 的巡航功能测试

NASA极尽完美的Mars 2020(毅力号)
将在2020年火星探测任务中使用
极尽完美的和⚡好奇号⚡、天空起重机同时同系列设计的
⚡10倍于地球直升机转速的
极尽完美的火星直升机(Mars Helicopter)带到火星
极尽完美的萤火一号也飞火星

极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️ 项目
完成首轮认证试飞
2 0 2 0 年 7 月将登陆火星☄️
(2 0 2 0 年将登陆火星☄️的还有极尽完美1 3 年前
颠覆性创新[赞]设计的萤火一号系列☄️火星车)

2 0 1 9 年 3 月 2 9 日
加州帕萨迪纳市的喷气推进实验室(JPL)内部
火星模拟环境中(火星地表的空气密度只有地球的 1 %)
第 1 架设计在火星上飞行的
极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️
已经完成了第 1 轮认证试飞
NASA设想该飞机配合地面漫游车,从而收集更丰富的数据
重达 4 磅(1 . 8 千克)极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️
纳入到宇航局的 Mars 2 0 2 0☄️ 火星探测任务中

在过去半个多世纪以来
人类一直在轨道或者火星地表研究红色星球
但还没有人将飞机送上火星
其中包括:
极尽完美的 [思考]好奇号[疑问]、机遇号、
火星轨道探测器(MOM)、火星勘测轨道飞行器(MRO)、
极尽完美的☄️火星大气与挥发物演化轨道器(MAVEN)️、
极尽完美的 ️洞察号着陆器(InSight)
不过这种情况在 2 0 2 0 年 7 月份有望得到改善
极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️
计划搭载United Launch Alliance Atlas V火箭
从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地的太空发射中心 4 1 号升空

极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️
必须要在恶劣的火星环境下:
[月亮]夜间温度可以达到 - 9 0 °C 生存和执行任务(核电保暖)
而且在相当于地球 3 0,5 0 0 米
相当于地球直升飞机最高飞行高度的 2 . 5 倍高度压力状态下
可以持续飞行 9 0 秒以上

极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️
虽然被称为直升机 但这种技术实际上与高科技无人机有着共同之处
传统的直升机有 1 个水平旋转的主转子,以及 1 个垂直旋转的小型尾桨
以抵消扭矩,否则会导致整个物体旋转
相比之下,☄️火星直升机将使用同轴设计
2 个相似尺寸的反向旋转转子,其中 1 个堆叠在另一个上面

这些转子以每分钟 2 4 0 0 转的速度旋转
这大约是地球直升机速度的 1 0 倍
反映了飞船在火星稀薄的大气层中飞行所需的额外升力
实际上, 由于火星大气的密度不到地球大气的 1 %
当极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️ 飞到火星表面上时
将相当于地球上的 1 0 万英尺
这意味着极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter)☄️
将在此前地面直升机从未达到的高度飞行

NASA 正在建造:
极尽完美的Mars 2020(毅力号)、
极尽完美的☁️天空起重机(sky crane)……………

2 0 1 3 年 1 1 月 1 9 日发射 2 0 1 4 年 9 月 2 2 日飞抵环火星轨道
极尽完美的☄️MAVEN 环绕火星飞行有 4 年多了
环绕火星☄️在一个椭圆轨道上研究火星大气
为极尽完美的Mars 2020(毅力号)提供通信任务
相当于 1 颗中继☄️卫星(类似于极尽完美的鹊桥)
将极尽完美的Mars 2020(毅力号)的数据传回地球的

为此极尽完美的☄️MAVEN
将从远火点 6 2 0 0 公里,降至 4 5 0 0 公里
接下来几个月,将开始变轨
最终运行在一个远火点 4 5 0 0 公里
近火点 1 5 0 公里的椭圆轨道
轨道周期约 3 . 5 小时

极尽完美的☄️MAVEN能工作到 2 0 3 0 年甚至更久

极尽完美的Mars 2020(毅力号)着陆点的详细信息

目前正在NASA喷气推进实验室建造的
极尽完美的Mars 2020(毅力号)漫游车
将解决火星探测最高优先级科学目标
包括:远古火星可能存在着生命

极尽完美的Mars 2020(毅力号)着陆火星后
将为 NASA 下个 1 0 年探索火星奠定基础:收集火星样品,以便将来采样返回
另外极尽完美的Mars 2020(毅力号)
还将为 NASA 载人着陆火星做准备……………

️️
宇航局(NASA)2 0 1 8 年 5 月 1 7 日正式宣布:
将在 2 0 2 0 年火星探测任务中使用

宇航局(NASA)正式宣布:
他们将把 极尽完美的
和⚡好奇号⚡、☁️天空起重机同时同系列设计的
极尽完美的 火星直升机(Mars Helicopter) 带到火星
这并类似于常见的由人类操作的直升机
而更像一架无人机

2 0 2 0 年 7 月
NASA将启动⚡火星 2 0 2 0 年探测器⚡任务:
极尽完美的Mars 2020(毅力号)将飞往火星
于 2 0 2 1 年 2 月到达火星
极尽完美的
火星直升机(Mars Helicopter)
在火星探索任务中带来令人兴奋的视野
这个是和极尽完美的
⚡好奇号⚡、☁️天空起重机同时同系列设计的
只是等极尽完美的微型核反应堆
在内华达实测成功后,飞火星的

极尽完美1 2 年前颠覆性创新[赞]设计的 超级炫酷的⚡火星探测车⚡
(和极尽完美的[思考]好奇号[疑问]、️洞察号、毅力号同时设计的系列
同时设计的还有极尽完美的:
‍♀️嫦娥[月亮]着陆器系列、玉兔[月亮]月球车系列、萤火一号系列☄️火星车)

国家航空航天局(NASA)早已为人类登上火星做准备
1 辆极尽完美1 3 年前颠覆性创新[赞]设计的⚡火星探测车⚡
上了的脱口秀节目(此节目还上过极尽完美的“飞纱”)……………

【#中国成功发射第54颗北斗卫星# 距北斗全球组网仅一步之遥】记者从中国卫星导航系统管理办公室获悉,北京时间3月9日19时55分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第54颗导航卫星。卫星顺利进入预定轨道,后续将进行变轨、在轨测试、试验评估,适时入网提供服务。
北斗系统建设先后经历了北斗一号、二号、三号系统3个阶段,目前北斗一号4颗试验卫星已全部退役,从北斗二号首颗星起算,中国已发射54颗北斗导航卫星,距离北斗三号系统建成,仅一步之遥。(郭超凯 杨欣)


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