“天问一号”探测火星

“天问一号”探测火星

2019年11月14日,我国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验在位于河北省怀来县的地外天体着陆综合试验场圆满完成,此次试验是我国火星探测任务首次公开亮相,试验模拟了着陆器在火星环境下悬停、避障、缓速下降的过程,对其设计正确性进行了综合验证。 图为2019年11月14日拍摄的试验现场(下图)。

“天问一号”探测火星

货运飞船示意图

“天问一号”探测火星

“天问一号”着陆火星示意图

火星与地球最近的时候,距离大概有5500万公里,探测器在经过长途飞行后,如何成功被火星的引力场捕获,是任务中的关键点之一

根据计划,中国空间站预计在2022年前后建成。明年,中国将开始空间站关键技术验证和建造阶段的发射任务,并陆续进行11次飞行任务

根据计划安排,中国将在今年执行首次火星探测任务,在今年航天日期间,已经公布了首次火星探测任务的名字,即“天问一号”。随着时间窗口的临近,中国首次火星探测任务有什么进展呢?

探测火星

机会每隔26个月才有一次

火星捕获探测器很重要

由于火星距离地球较远,因此探测火星需要选择它与地球距离较近的时机,而这样的机会每隔26个月才有一次。

中国科学院院士、航天科技集团科技委主任包为民表示,今年在7月到8月之间,我们将用我们国家新一代运载火箭里面最大个的长征五号火箭进行发射。火星探测器发射升空以后,在明年2月将到达火星的引力势场以内,然后再经过火星的捕获,就到达火星。

火星与地球最近的时候,距离大概有5500万公里,探测器在经过长途飞行后,如何成功被火星的引力场捕获,是任务中的关键点之一。如果捕获失败,探测器将会与火星擦肩而过。

包为民说,不捕获它就穿过去了。所以这个捕获很关键,捕获以后就进入火星的循环轨道,再经过多次的调整,就进行环绕探测了。

降落火星

探测器大概有7到8分钟

安全着陆是任务关键点

火星探测器在到达环绕火星的轨道后,下一步工作就是要降落在火星表面。

据了解,这个降落过程大概有7到8分钟。虽然时间短,却是整个任务的关键点,因为它的成功与否,直接决定着任务的成败。

火星探测器在奔火的途中一直处于高速飞行状态,所以在着陆之前,需要先将速度降下来。目前,在国际上主要有2种减速方式。中国根据探月工程中的技术经验作为基础,将通过4个阶段逐步减速,最终使探测器平稳到达火星表面。

包为民说,从4.8公里每秒的速度,到火星着陆的地方减到0米每秒,这个过程要用7-8分钟,在7-8分钟有4个减速段,第一个是气动减速段,把速度从4.8公里每秒钟减速到每秒钟460米,用时290秒左右。

任务繁重

巡视探测、火星地貌特征研究等

火星车停留90个火星日

中国的火星探测器由环绕器和着陆巡视器两部分组成,着陆巡视器将在火星表面软着陆,并释放火星车,在火星表面进行巡视探测。据了解,火星车将停留90个火星日,开展巡视探测、火星地貌特征研究等多项任务。

包为民说,火星的一天比地球的一天略长一点,大概是24小时37分钟算一天,火星车的设计寿命在火星上90天,90个火星日也就是我们地球上三个多月的时间。

新闻多一点

我国已经成功进行悬停避障试验

探测器能在100米高度悬停

形象地说,探测器减速的第一个阶段相当于来了一个急刹车,接下来探测器将打开降落伞,大概用90秒的时间,将速度由460米每秒降到95米每秒。随后就进入到动力减速段,探测器的反推发动机点火开始工作,将速度减小到3.6米每秒。

包为民表示,这一段工作时间大概是80秒,剩下的100米还有一个悬停避障,叫着陆缓冲段,这个时候已经速度很慢了,100米我还能够悬停,悬停就相对地面的速度0了。

在此之前,中国已经成功进行了悬停避障试验,在最后的着陆阶段,探测器通过悬停在空中,可以对火星表面进行观察,为选定着陆点做最后的准备。

包为民说,100米已经比较低了,可以看一下地面有没有坑、大的石头,如果有,我们就避开它。调整一个相对的位置,这样就保证我们落地的安全性,不会翻车。

未来2-3年将进行11次飞行任务

中国将完成空间站的建造任务

5月5日,中国长征五号B运载火箭成功首飞,开启了中国空间站建造的序幕。预计在未来2-3年,中国将进行11次飞行任务,完成空间站的建造任务。

根据计划,中国空间站预计在2022年前后建成。明年,中国将开始空间站关键技术验证和建造阶段的发射任务,并陆续进行11次飞行任务。

包为民说,我们将进行三次空间站的核心舱和两个实验舱的发射,再加上四次载人飞船的发射,再加上四次的货运飞船的发射。

目前,中国空间站核心舱已完成正样产品总装,“问天”实验舱和“梦天”实验舱正在开展初样研制;空间科学载荷已经陆续转入正样研制。中国空间站建成后,预计使用寿命为10-15年左右。

科普讲解

火星探测

有哪些难点?

4月24日,“中国航天日:飞向火星”主题科普讲座活动在线开讲,中国航天科技集团第一研究院第一设计部型号设计师钱航围绕人类千年飞天梦圆、我国航天事业发展历程、火星探测计划等内容展开科普讲解。

本期在线科普活动的主题是“飞向火星”,那么火星探测又与月球探测有哪些区别呢?

对于这个问题,钱航表示,从距离来讲,地球到火星的距离要比到月球远得多,那么探测器要想飞向火星,运载火箭必然需要更大的推力,同时飞行的时间也会更长,在这一过程中也需要进行更多的控制、调试。因此探测器飞向火星的整个飞行过程就比飞向月球要复杂得多。

钱航介绍,2016年1月11日,我国正式批复首次火星探测任务,并计划于2020年发射火星探测器。我们同样要实现火星环绕和着陆巡视探测,这将是一大挑战。

在活动的互动环节,钱航对网友们的诸如“在探测计划中,火星车将如何联合其他探测设备工作?”“火星着陆器在着陆时的选址有哪些讲究?”等疑惑做出解答。他表示,火星上曾经发生了什么,是否有水存在,是否有生命存在等问题,都值得我们未来去探测。

本组文图均据新华社、央视新闻

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