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中国火神降临火星!

北京时间 5 月 15 日,在履历 “玄色九分钟” 后,中国首辆火星车 “祝融” 号与着陆器乐成上岸火星,着陆地址位于火星的乌托邦平原南部预选区域。

(泉源:中国航天)

此次乐成着陆标志着中国成为了继前苏联和美国后,第三个乐成上岸火星的国家。与此同时,这也意味着 “天问一号” 火星探测器已经实现(xian)了 “绕” 和 “落” 两项目的,中国也因此成为天下上首次探索火星即完成软着陆的国家,而最后的目的 “巡” 将在 “祝融” 号经由短暂调试和休整后开展。

下一步,若是 “祝融” 号能够乐成完成自检并驶离着陆平台『tai』,再通偏激星上空的轨道器(围绕器)与地球上的控制团队确立毗邻,就能最先在受控情形下巡视火星地表和执行科学义务。

一旦乐成,这将成为人类火星探测史上的里程碑事宜 —— 在一项火星探测义务中,首次同时完成围绕,着陆和巡视三项探测目的。

据官方报道,15 日破晓 1 时许,“天问一号”探测器在停泊轨道实行降轨,天真至火星进入轨道。4 时许,着陆巡视器与围绕器星散,历经约 3 小时航行后,进入火星大气,经由约 9 分钟的减速、悬停避障缓和冲,乐成软着陆「lu」于预选着陆区。两器星散约 30 分钟后,围绕器举行升轨,返回停泊轨道,为着陆巡视器提供中继通讯。

“天问一号” 和它的火星之旅

“天问一号” 和它的火星之旅,要从几个月前提及。

2020 年 7 月 23 日中午 12 时 40 分,长征五号遥四运载火箭搭载着中国首个火星探测器 “天问一号” 从海南文昌航天发射场升空。经由半个多小时航行,探测器乐成与火箭星散,并进入地火转移轨道,开启了奔向火星的旅程。

图 | 长征五号遥四运载火箭发射升空

要去到遥远的火星,实现变轨、制动以及耐久的探测义务,整个 “天问一号” 探测器的质量跨越了 5 吨,其中主要包罗围绕器,着陆巡{xun}视器和推进剂燃料。

相比之下,阿联酋去年发射的 “希望” 号探测器质量不到 2 吨,只具备在火星轨道上围绕探测的能力,而美国已经乐成上岸的 “毅力” 号由于没有配备围绕器且使用的是核电池和空中吊车手艺,其重量仅有 1 吨多一点。

在 200 多天的漫漫旅程中,“天问一号” 航行了 4.75 亿公里,履历了四次中途修正和一次深空天真修正来调整航行路径。最终在 2021 年 2 月 10 日,它乐成实现了近火制动,进入了火星引力局限并被捕捉,最先围绕火星。

据专家先容,被火星捕捉算得上是火星探测义务{wu}中第一个手(shou)艺难关。当探测器进入捕捉阶段时,其被捕捉的时机只有一次,而且时间仅有 30 分钟左右。

捕捉时,“天问一号” 距离地球约 1.92 亿千米,因此控制团队无法实时操控,只能依赖其自主执行下令。与此同时,它距离火星只有 400 千米,相对速率高达 4-5 千米每秒,因此它制动焚烧的时机异常要害:若是制动时间过长,速率就会过慢,导致探测器与火星相撞;若是制动时间过短,速率就会过快,导致探《tan》测器飞掠火星。

时至今日,“天问一号” 已经在火星停泊轨道上运行了 3 个月左右。在这段时间里,围绕器上的七台载荷所有都在事情,对火星举行了一系列科学探测,包罗火星大气电离层剖析及行星际环境探测,火星外面和地下水冰的探测,火星土壤类型漫衍和结构探测,火星地形地貌特征及其转变探测,以及火星外面物质身分的考察和剖析。

与此同时,探测器的相机拍摄了『liao』大量火星照片,可供科学家剖析和考察火星地形,最终为 “祝融” 号选出合适的着陆区域。

事实上,“天问一号” 选择先围绕火星三个月,一个很主要的缘故原由就是为了给着陆做足准备,在没有地形地貌数据的情形下贸然着陆,就好比去完全生疏的深山野林探险而不带舆图,风险着实太大。

相比之下,美国 “毅力” 号能够做到晚出发、先着陆,也是由于 NASA 早在 2006 年就发射了火星勘探轨道航行器(MRO),用于侦探火星并摄影,还能作为与地球相同的通讯中继器。

算下来,MRO 已经拍了 15 年的照片,因此 NASA 可以通过已有的高分辨率影像数据提前选好着陆区域,直接让 “毅力” 号拿着高清舆图上路。

“玄色九分钟” 与 “祝融” 号

此次上岸火星的是 “天问一号” 的着陆巡视器部门,由进入舱和 “祝融” 号火星车组成,前者卖力完成火星进入、下降、着陆义务(EDL 历程),后者主要卖力在火星上巡视和探测。

整个 EDL 历程又被称为 “恐怖七分钟” 或者 “玄色九分钟”,前者是美国 NASA 的说法,后者则是中国科学家的形貌。

在远离地球的情形下,探测器和地球的完成最简朴信息传输的时间都需要 20 分钟左右。而整个减速、着陆历程仅为 7-9 分钟。

与此同时,我们对火星的大气环境知之甚少,无法准确掌握着陆时的天气状态,好比是否有沙尘暴,更别提获取气压、风速等要害参数了。

这意味着,探测器需要完全依赖自己的能力,在大气环境未知的情形下,完成着陆的全历程。地球上的人则只能守候乐成与否的新闻。

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算上 “天问一号”,在人类历史上已举行的 22 次火星着陆义务中,只有 10 次乐成并顺遂开展探测事情。

图|探测器上岸火星模拟动画 (泉源:CNSA)

据 “天问一号” 探测义务总设计师张荣桥先容,在这 “玄色九分钟” 里,装着火星车的着陆器在进入火星大气层,同时举行气动减速,将速率从 2 万多公里 / 小时下降至每秒数百米;着陆器打开下降(jiang)伞,通过下降伞的拉力在约 90 秒钟的时间里将速率进一【yi】步将到 95 米 / 秒;反推发念头开启,在 约 80 秒内将速率降至 3.6 米 / 秒,最后在离火星外面最后 100 米处悬停,火星车脱离承载平台,完成着陆目的,在火星外面开展巡视科学探测。

搭载了 “祝融” 号的着陆平台组合体与围绕器星散后,将要自主完成减速和下降的全历程,因此着陆巡视器配备了下降伞和反推发念头,选择平安地址下降则需要平台上的控制系统和推进系统配合配合完成。

图|探测器上岸火星模拟动画 (泉源:CNSA)

为了完成巡视探测科学义务,“祝融” 号上配有火星外面身分探测仪、多光谱相机、地形相机、火星车次表层探测雷达、火星外面磁场探测仪、火星气象丈量仪共 6 种有用载荷,对火星举行遥感探测和区域精致探测。通过集成一体化设计的载荷控制器对载荷举行控制和治理。

“祝融” 号火星车最引人瞩目的就是直立在前端的桅杆,顶端的方形装备就像机械人的脑壳。

桅杆足有 60 多公分, 这个桅杆就是踏上火星之后,需要率先睁开的部件。顶端的方盒子上尚有火星车的眼睛 —— 全景相机和多光谱相机,能看前面的地形地貌,也能辅助它避开障碍,还能对前方的矿(kuang)物质身分举行识别。

图 | 火星车 1:1 模子

在 “祝融” 号上,还装有 4 个 “大同党”,这正是太阳能电池板。除此之外,它还配有探测雷达、磁场探测仪和气象丈量仪,可以对火星举行全方位的探测。

此外,由于火星上吸收太阳的光照要比地球和《he》月球要小的多,同党则可以凭证太阳光的偏向来调整太阳帆板的角度。

“祝融” 号的行进速率为 200 米 / 小时,而车轮每转动一圈,对中国火星探测来说就是积累到了全新的数据。它会对火星举行遥感探测和区域精致探测,将主要完成以下 4 项科学义务:

1、火星巡视区形貌和地质组织探测。

2、火星巡视区土壤结构(剖面)探测和水冰探查。

3、火星巡视区外面元素、矿物和岩石类型探。

4、火星巡视区大气物『wu』理特征与外面环境探测。

除此之外,“天问一号” 和 “祝融” 号还将肩负着为火星采样返回设计铺路的使命,该义务预计执行时间为 2030 年左右。

若是一切顺遂,我们或将在几天内收到 “祝融” 号的另一个喜讯,那就是乐成驶离着陆平台,在火星外面留下中国首个火星车的足迹。它设计在火星上运行 3 个火星月,约合 92 个地球日。在这段时间里,围绕器将卖力在火星车和地球之间架起通讯桥梁,通报数据。在这之后,围绕器还将进一步靠近火星,在科学探测轨道上运行,利便对火星睁开进一步探测。

中国火星探索时间轴

中国火星探索时间轴自 2011 年 11月最先,详细如下。

2011 年 11 月:中国开发的火星探测器 “萤火一号” 搭载在俄罗斯的福布斯 - 土壤探测器当中,设计借助俄方火箭一同前往火星,举行围绕探测义务。但由于俄方探测器在与火箭星散后未能乐成变轨,“萤火一号” 和福布斯 - 土壤探测器最终在太平洋坠毁。

2016 年 1 月:中国正式启动自主火星探测设计,并于同年 4 月宣布将 2020 年定为火星探测卫星的预计发射窗口,一次性实现 “绕、落、巡” 三个目的。

2016 年 8 月:中国正式启动火星探测工程征名和图形标识全球征集流动。

2019 年 11 月:中国国家航天局完成火星探测义务着陆器悬停避障试验。

2020 年 3 月:北京航天航行控制中央火星义务团队完成中国首次火星探测义务无线联试,验证了探《tan》测器与地面系统的接口匹配性和一致性,对种种方案、手艺状态、软硬件系统举行了周全测试(shi)。

2020 年 4 月:中国国家航天局将中国行星探测义务命名为 “天问 wen[”,将首次火星探测义务命名为 “天问一号”,同时宣布了首次火星探测标识 “揽星九天”。

2020 年 7 月:长征 5 号运载火箭搭载 “天问一号” 探测器从海南文昌卫星发射中央发射升空,发射 37 分钟后,“天问一号” 探测器乐成进入预定轨道并与火箭星散,独自沿抛物线轨道飞往火星。

2021 年 2 月:经由 6 个多月的航行,“天问一号「hao」” 完成首次近火制动,乐成被火星捕捉并进入环火星轨道,随后又多次调整轨道,以考察火星地形并拍摄照片,为下降火星做准备。

2021 年 4 月:中国国家航天局宣布,中国首辆火星车命名为 “祝融” 号,寓意点燃中国星际探测的火种,指引人类对众多星空、宇宙未知的接续探索和自我逾越。

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