关于天问一号成功着陆火星的8大问题及其中国科学院院士解答

世界之最 商业之最 2021-05-15 16:13:33
  关于天问一号成功着陆火星的8大问题及其中国科学院院士解答
  北京时间2021年5月15日上午8时20分左右,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆火星!

  从1960年苏联首次尝试发射,到1965年美国“水手4号”第一次传回数据,再到如今仍漫步在火星表面的“好奇号”,截止目前,人类已经实施火星探测活动40多次,成功和部分成功的任务仅一半左右,能够着陆火星并成功开展探测任务的仅为个位数。
  “天问一号”的成功着陆,是中国航天领域的里程碑事件。从此刻开始,我国火星探索迈出的第一步,稳稳当当地落在了红色星球的土地上。在天问一号成功着陆火星的整个过程中,很多人对此会有一些问题,滕六网为大家整理总结了以下8大问题:
  一、主持人:相关报道中出现频率比较高的一个关键词是“恐怖九分钟”,大家之前在解读毅力号登录火星时提到了恐怖7分钟,这个恐怖究竟恐怖在哪?降落的落是最难的一步,9分钟是不是发生落的过程当中,关键的几个节点能不能请您分析一下?
  庞之浩:恐怖的7分钟也好,9分钟也好,表示它的难度。有人形容火星着陆的难度相当于在巴黎打一个高尔夫球要落到东京。我们这次9分钟是因为着陆器的路径比较缓,美国当时没有进入火星轨道,而是直接着陆,比较陡。我们上山越缓越平稳一些,利用轨道器,也叫环绕器围火星绕了三个月,进行一个勘测,利用火星最好的气候着陆,沙尘暴更少,更安全。
  庞之浩:今天的着陆是先要降轨,降低到一定程度,两器分离,环绕器和着陆巡视器分离,分离以后30分钟环绕器要用升轨升到停泊轨道,再转到中继轨道。着陆巡视器进一步下降,下降到着陆预定地点的上空前方,再离火星表面125公里的情况下利用火星的大气进行气动减速。下降到离火星大概10公里时,打开超音速降落伞进一步减速,速度达到每秒100米以下后要露出平台,伸出着陆架。离地面100米的时候悬停,找到平的地方下降。
  二、主持人:刚才欧阳院士提到整个探测的难度当中,包括强烈的风暴干扰,火星与太阳的距离,很多网友好奇我们究竟为什么会选择以太阳能这样的方式作为支持的能源?
  庞之浩:我们在探月的时候,既使用太阳能,也使用了核电池,因为月球有长月夜,13天半,夜晚非常冷,到零下120度,也时候太阳能不起作用。火星没有这种情况,火星一天跟地球是差不多,二十四点几小时,阳光还是比较足,赤道附近最高能达到二三十度,太阳能还是比较充足的。现在最大的问题就是火星沙尘暴,如果没有沙尘暴的影响用太阳能是没有问题的。
  三、主持人:综合考虑火星上的总体环境,您觉得祝融号火星车相比探月的玉兔号在勘探任务当中,还将面临哪些更加艰难或者更具挑战性的问题呢?
  欧阳自远:任何一个国家一定是先去了月球再去火星的,火星的路途比较远,气象变化也比较大,火星的探测比月球更为艰难,也需要更高的技术。比如火星的延迟时间比较长,万一气象有变化更会给我们造成更大的难度。还有一个是指挥的延迟,还有通讯信息一个是时间,还有一个是它所获得的一些信息的清晰程度,也要比月球艰难。
  四、主持人:刚刚庞老师提到关于具体降落的着陆点的选择,我们在留言区有网友问,为什么会选择乌托邦平原作为一个着陆点?我们知道它是整个火星北半球面积最大的平原,也有科学家猜测这里曾经有一个古海洋,我们选择乌托邦平原作为着陆点的具体考量和依据以及未来将要开展的科研勘探的任务,欧阳院士能不能就以上几个方面进行一个分析?
  欧阳自远:我们可以确认乌托邦平原是火星的海洋,它现在已经干枯了,里面的水很多都被逃逸了,也有些转入地下,留下的地形是比较平缓的海底。因为在火星的北半球,大海洋的边上,比较安全。在祝融号之前,这里已经有过8次着陆了,早在1976年发射的海盗1号、海盗2号,都是有仪器的探测器,都成功安全着陆并进行工作了。
  五、主持人:庞老师您提到绕落巡的难度,包括一直以来经历的火星勘探的成功失败这些过程,在“落”这个环节中最大的难点有哪些?
  庞之浩:第二个问题是通信问题。通信问题主要是太远,信号的强度与距离呈反比。在火星轨道以及火星表面的探测器收到的信号非常,发回的信号也非常弱,需要我们使用先进的高增率天线和地面的升空网。第三是控制问题,由于距离遥远,单程信号延时将近18分钟,地面没法控制,只能提前注入数据,在它着陆过程的9分钟内完全靠自主执行成百上千的程序,完成伞降减速等等,一个错都不能出,哪怕差一秒都会失败。
  庞之浩:探测火星有十大难关,包括窗口关、发射关、能源关、通信关等等,落是最难的一关。其中一个重要的原因是火星距地球太远,火星上的太阳能只有地球上的40%多,火星探测器包括着陆器太阳能或者其他能源一定要保证供应,否则无法执行任务。
  六、主持人:还想请教庞老师一个问题,目前在火星的表面,我们知道美国的好奇号以及毅力号正在运行当中,火星表面仍然进行火星探测任务的探测器还包括哪些,目前的状况是怎么样的?
  庞之浩:目前在火星表面的火星车包括美国的好奇号,今年着陆的毅力号,还有我们的祝融号。另外,探测器属于着陆器似的探测,现在有美国洞察号,它测量火星的地震和火星的内部能量,其他的火星着陆器和火星车都退役了。在火星轨道运行的探测器,我们叫环绕器,目前比较多,美国有火星奥德赛,火星勘测轨道器,还有火星大气与挥发物演变探测器,欧洲有两个--欧洲火星快车,微量气体轨道气,还有印度的,以及中国天问一号环绕器。
  七、主持人:作为通信中继的作用,祝融号火星车采集的数据测量结果以什么样的周期传回到地球?
  欧阳自远:火星卫星能够接收到指令,之后它发送到地球接收,地球的指令通过它也发给指示祝融号应该怎么工作,朝哪个方向走,怎么走,速度是多少等等。它既是一个科学探测的卫星,又是一个通讯卫星。并且,它又飞在不同的高度,又有中分辨、高分辨的相机,对地形地貌可以做出更为精细的探测,这就是这次探测器的特征。
  八、主持人:在着陆的过程当中,天问一号做出了哪些技术上的突破?天问一号设计外壳上采用了一种“气凝胶”的黑科技,这是我们国家自主研发的,这个作用在哪个环节,带来了哪些技术上的可能性呢?
  庞之浩:我们这次用到了很多黑科技,其中包括高性能纳米“气凝胶”。它可以应对极热和极寒,比空气还要轻,世界上最轻的固体。涂上之后能够抵御负120度的严寒和1200度的极热。我们还在火星太阳电池板上装了名叫极热窗的新技术,可以以非常高的效率收集太阳能。上面装了一种叫正11烷物质存储能量,白天比较热的时候吸热就熔化了,晚上天气变冷以后会凝固释放热量,效率可以比我们太阳能电池翼还要高,能达到80%。
 
版权声明

本文仅代表作者观点,不代表滕六世界之最网立场。
本文系作者授权本站发表,未经许可,不得转载。

分享:

扫一扫在手机阅读、分享本文