火星
航天
中国航天
航空航天
中国国家航天局 (CNSA)

如何看待中国火星探测任务首次公开亮相?

2019年11月14日,中国国家航天局邀请部分外国驻华使馆及国际组织人员,赴河北怀来观摩中国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验。 [图片] 14日,我…
关注者
556
被浏览
378,338

29 个回答

几乎集齐人类所有降落技术!探测火星怎么这么难?

火星探测有多难?中国做了哪些准备?一文回答你所有疑问


2019年11月14日,中国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验在河北怀来地外天体着陆综合试验场进行。这也是中国火星探测器的首次公开亮相,国家航天局特意邀请了一些外国驻华使馆及国际组织人员前来参观。

测试中的火星着陆器(图源;央视新闻)


试验成功模拟了着陆器在火星环境下悬停、避障、缓速下降过程,这也基本意味着我国首次火星探测任务正在逐步成熟,能够于2020年择机实施。按照计划,我国将在2020年7月——"火星探测时间窗口"进行一次发射任务,抵达火星后将实现"绕"、"着"、"巡"三大任务,进行火星全球性综合探测,同时也会对火星表面重点地区精细巡视勘查,实现人类对邻居火星研究的又一次重大突破。

中国人,距离首次触碰火星,越来越近了!

一、为什么我们选择火星?

人类如果想要冲出地球、达到下一个行星、甚至冲出太阳系,基本只能先从火星和金星两个邻居开始。它们和地球同处太阳系内的宜居带内、同属于岩质行星、拥有孕育生命的可能性。

然而,人类经过航天探索发现,金星环境实在太过恶劣:气压是地球的92倍,空气中几乎全是二氧化碳,并且布满了稀硫酸云。地表温度常年保持在460摄氏度,人类根本无法生存。

相较而言,火星的条件"优越"不少,几乎是人类航天探索下一站唯一的选择。

地球和火星尺寸对比(图源:NASA)


第一,火星的潜在资源丰富。包括拥有太阳系第一大高山(奥林帕斯山)和第一大连续峡谷(水手号);陆地面积大,火星总表面积虽然仅有地球的28%左右,但需要注意,这可是纯陆地,已经接近地球上人类生存的七大洲面积总和;火星上大气虽然稀少,但是以二氧化碳为主,可以作为开发资源。

第二,多年的科研发现,火星南北极存在不亚于地球上格陵兰岛的淡水资源,土壤中广泛存在2-3%的水分。"火星快车"任务甚至发现了疑似地下水湖,火星也存在一定有机物分子。

第三,火星引力较小、距离小行星带和太阳系外围空间更近,在火星上发射火箭和深空探测的总成本大大低于在地球发射,是人类未来深空探测发展中航天基地的不二之选。

如果人类航天的未来是宇宙的星辰大海,中国人没有任何理由不去探测火星!

二、抵达火星有多难?近半数火星探测任务以失败告终

早在上世纪60年代,处在冷战"太空竞赛"巅峰状态的苏联和美国便展开了疯狂的火星探测竞赛。但大家很快发现:抵达火星实在太难了!

地球和火星距离变化


首先,火星实在太远了。月球和地球的平均距离为38万千米,对于人类而言,已经是极其遥远的存在。但月球围绕地球运动且轨道偏心率很小,与地球的距离相对稳定。

火星距离地球在5000万——4亿千米左右,平均距离远远超过地月距离,并且这个范围变化区间实在太大。在地球上,仅需0.13秒就能实现任意两点的通信,地月之间则需要2.5秒,可是,当地球与火星处于最大距离时,即便是光速通信也会有44分钟的延时。

地火距离和它的变化带来了一系列新问题:

1.探测机会难得。即便是派出人类最快的探测器前往火星,也需要老老实实等待每隔780天、约26个月出现的一次地球、火星逼近的机会,这就是所谓的"火星探测窗口",需要在这个最近位置提前发射,一旦错过就需要等待两年多

2.需要强力火箭。探测器要实现环绕地球运动,需要摆脱空气和一部分地球引力影响;如果想要前往更高轨道、甚至前往月球,需要摆脱更多地球引力影响;但如果前往火星,不仅需要完全摆脱地球引力、还需要摆脱太阳强大引力影响。这意味着更强大的火箭是探测火星的先决条件。

一次标准的霍曼转移轨道


3.轨道设计复杂。由于人类火箭依然只能局限于化学燃料,能力有限。探测器飞往火星之旅只能选择一个叫做"霍曼转移"的方式,一种变换太空船轨道的方法,或它的略微改进版方式——"快速合点航线"。但这个过程耗时普遍在6-11个月不等,远远长于地月之间的3天左右。

同时,这些线路会受到太阳系内多个天体的扰动,还有太阳风、空间辐射等的复杂影响。此外,火星与地球并不处在同一平面内。深空探测任务往往"失之毫厘,谬以千里",轨道设计难度可想而知。

4.探测器必须功能强大。一方面,探测火星的成本极高,如果只是进行简单工程验证并不值得,必须搭载各种科学仪器才能换回相应价值。另一方面,由于距离问题,探测器的深空通信、自主导航制导控制和自我故障检测修复功能等必须独立且强大,这进一步推高了成本。

5.抵达火星很难。探测器达到火星附近后,需要被火星引力俘获。相比较地球而言,火星只是个小不点,质量仅有地球的10.7%,引力影响范围很小,这要求探测器必须精准切入环绕火星轨道。同时,必须拥有强大的变轨能力,能完成改变轨道、大幅增加燃料需求。抑或是采取一种"刀尖上舞者"的方案:利用火星稀薄大气摩擦减速,这个方案是典型的"玩火"。NASA于1998年发射的"火星气候勘探者"号就不幸在大气摩擦减速过程中被焚毁。

切入环绕火星轨道时不小心"玩火自焚"的"火星气候勘探者号"任务(图源:NASA)


6.需要复杂地面设施。火星探测任务非常遥远,且与地球通信时间极其宝贵,这要求地球上必须有全天域覆盖的强大深空通讯网络。

因此,综合下来探测火星的难度极大,几十年来,火星探测成功的概率统计下来还不足一半。早期的成功率更是惨不忍睹,苏联在1960-1988年间进行了近20次探测任务,但没有一次取得完全成功。即便是后来占据领先地位的美国,也是在进入21世纪前后,才迎来比较稳定的成功。

三、降落火星,更是难于上青天

而上述所说的,还仅仅是实现环绕火星的难点,要完成降落火星的任务,还需要克服一系列更复杂的问题。

1.火星大气。火星仅拥有极其稀薄的大气,含量甚至不足地球海平面平均密度的1%,但它却成为让科学家又爱又恨的存在。

爱在于:虽然大气稀薄,但不像月球一样近乎真空,科学家可以利用它产生的摩擦力对探测器进行减速。

恨在于:它依然可以产生非常多的热量,高达2000摄氏度。但它的密度又不足以让探测器完全减速,到最后还是需要反冲火箭发动机长期工作以实现悬停、避障、降落,也就是中国本次试验的核心技术。

本次试验探测器在火星低重力环境下悬停(图源:中国青年报)


因而,一个火星着陆器既需要隔热罩隔绝热量,还需要配备减速、降落伞进一步减速,同时也要反冲发动机联合工作,几乎凑齐了人类现有的降落技术,整体设计难度陡增。

2.能量来源。火星距离太阳更远,火星能接触的太阳能仅是地球的44%左右。由于长期风化,火星上沙尘非常细密,缺乏温室效应又导致火星不同区域气压差很大,进一步导致存在很强力的风,使得火星上经常出现沙尘暴,这也是导致去年"机遇号"火星车失联的直接原因。因而,火星着陆器要么选择太阳能,但要面对能量低、风险高的困难;要么选择极其昂贵的核电池,且由于火星夜晚过于寒冷,必须携带热源保温。

3.通信问题。受限于着陆过程带来的巨大成本和能量问题,地面着陆器不可能携带强有力、大功率的通信天线,也基本不可能直接与地球联系,这意味着它和地球之间还必须有一个"烽火台"进行"传话",要求必须在环绕火星轨道准备一个轨道器转发信号。

4.自主导航。标准的火星着陆过程持续时间仅7分钟左右,这甚至不足以完成一次地火通讯,这意味着全程超过1000个动作的降落过程必须依靠探测器自主完成,对软件和硬件的要求极高。

好奇号火星车降落火星过程自主完成了超过1000个动作(图源:NASA)


5.科研问题。定点着陆器有一个显而易见的缺点:不能动。因而,能够移动的火星车毫无疑问能大大丰富火星着陆任务的探测范围和科研产出。但火星车实现自身着陆难度非常难、成本过高,需要根据任务目标和预算综合考量。

因而,降落火星的难度,远远超过"上九天揽月"。

四、中国做了哪些准备?

相信读到这里,大家一定已经充分理解了探测火星是一件多么困难的任务,一旦成功又将是多么伟大的成就,尤其是火星着陆任务。在大家看到11月14日这条新闻前,航天人已经为之做了无数的努力。

1.火箭方面:2015年,最强火箭长征五号已经实现突破,目前正整装待发;

2.轨道设计方面:2012年,嫦娥二号探测器已经实现过飞越日地拉格朗日点(指卫星受太阳、地球两大天体引力作用,能保持相对静止的点)、飞越图塔蒂斯小行星和进入深空7000万千米的壮举;

3.着陆技术方面:在有大气情况下着陆,已经有了神舟1-11号飞船验证;在无/稀薄大气情况着陆,已经有了嫦娥三号和嫦娥四号任务;

4.深空通信地球方面:深空通讯网已经初步建成,还有万吨级远望号航天测量船辅助;

5.深空通信中继方面:2018年中国发射了人类唯一的地月通信中继卫星"鹊桥号";

6.火星车方面:中国已有了玉兔号和玉兔二号月球车,其中玉兔二号已经工作近1年;

等等。

中国2020年火星探测器组合体概念图(图源:国家航天局)


在这些周密的准备下,2020年中国火星探测任务终于迎来了目前的核心测试。按照计划,它将在2020年7-8月的火星探测窗口从新建的海南文昌火箭发射基地乘坐长征五号,出发前往火星,同时实现"绕"、"着"、"巡"三步骤的任务。

1.轨道器主要负责将系统整体切入环绕火星轨道,进行全球勘探科研。用来研究火星全球磁场、表层元素、大气和中性粒子、全球地貌(高程)等,同时作为地面着陆系统的通信中继系统。

中国火星探测着陆器和火星车组合方案(图源:国家航天局)


2.着陆器主要负责软着陆过程,降落在火星表面,同时分析着陆点附近的情况,另一主要目标是释放火星车。

中国火星车概念图(图源:国家航天局)


3.巡视器/火星车:自由巡视火星表面细节。包括,火星车底部装有地表穿透雷达,可以研究火星土壤深处的元素分布情况。磁场感应设备,可以确认着陆和巡视区域的地表磁场情况。此外,重头戏将是研究巡视区域的土壤和岩石主要成分,查看常规的水、元素构成,同时,有机物也是一个需要搜寻的目标。作为一个整体的系统,火星车也会携带有导航、避障设别、微距相机等,为我们带来更多火星表面的细节。通讯设备、太阳能电池板、电池也是基本组成。

从整体组成来看,中国这一套组合有一定必要性,尤其是轨道器和着陆器的配合。此前中国已经有了"鹊桥号+嫦娥四号+玉兔二号"在月球实践过的工程经验,这套装备也有足够的工程可行性。然而,将它们融合且前往火星,也意味着难度会很大,如果顺利实现,我们将创造人类火星探测史的新高度就像嫦娥四号和玉兔二号是人类首次着陆月球背后的壮举一样,中国火星探测或许将再一次令世人惊叹。

踏上火星,距离人类成为可跨越行星生存的物种将又进一步。我们期待这一天的到来!


出品:科普中国

制作:太空精酿

监制:中国科学院计算机网络信息中心

推荐一本我本人的关于火星小书书,

编辑于 2020-03-24 16:33

又是如何看待,哈哈。如何看待,用平常心看待就好了。

这两天降温了,北风呼呼的吹,11月14日上午,国家航天局邀请多国驻华使节和媒体观摩中国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验。

这是要干啥?

开头几句话已经说明了此行的目的,贯彻落实全会精神,彰显大国宽广胸襟。这是中国务实开展航天国际交流与合作的重要举措。

试验的地点位于河北怀来,这里刚刚建成了亚洲最大的地外天体着陆综合试验场。再过几年,这里将成为一座新兴航天产业基地。

140米高的重力模拟设施,可以模拟火星的重力和地表环境。

据报道,该基地一期占地面积约2900亩,预计投资约40亿元。未来火星探测、载人探月等国家重大专项任务落户怀来,地外天体(火星)着陆试验场、控推系统联合特种试验站、磁环境实验室等项目也将逐一现身。

园区夜景鸟瞰效果图。

今天进行的试验模拟了着陆器在火星重力环境(火星重力加速度约为地球的1/3)下悬停、避障、缓速下降的过程。

这套设施主要由三个部分组成,塔架结构、随动系统以及地面的火星表面模拟区域,6组钢结构的塔柱通过上方的环形桁架连接成一个柱形的钢体结构。塔柱高140米,形成的内圈直径120米,这个空间足以满足我们模拟火星降落过程所需要的空间。

通过精确的控制,这套设施可以为探测器提供火星的重力环境,并能够精确地跟随探测器的下降过程。今天的试验主要是模拟探测器从70米高度塔和器分离,在67米的高度悬停,在此高度上寻找地面的安全着陆区,然后避障下降到20米高度。

这样一套设施就可以在地面上模拟将来探测器在火星的降落过程。

此前,我们已经在另外一个着陆模拟试验场进行了嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号等任务的着陆模拟试验。

中国2020自主探测火星基本情况

中国的2020自主火星探测任务于2016年1月得到国家批准立项,将通过一次发射任务实现火星环绕、着陆和巡视,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。如果一切顺利,计划于2020年7、8月间择机发射,2021年登陆火星。

中国2020年火星探测器中的着陆器和巡视器示意图。巡视器,也就是火星车将在火星行驶!

2019年10月11日,中国航天科技集团有限公司通过官方微博首次公开中国火星探测器“真容”照片。

仅仅过了几个小时,航天科技官微就把微博删了。。。

真搞不懂他们怎么想的~

中国首颗火星探测器“萤火一号”

俄罗斯福布斯-土壤火星探测器携中方研制的首颗火星探测器“萤火一号”火星探测器, 于2011年11月9日,在哈萨克斯坦拜克努尔航天中心发射升空, 进入近地椭圆转移轨道。由于诸多原因,上面级主发动机未起动,星沉大海,任务未完成,但其设计理念、 研制经验及技术,为我国自主火星探测器研制提供借鉴。

萤火一号火星探测器示意图。

“萤火一号”就是中国首个火星探测器,尽管任务没完成,但是它就是中国火星探测的第一!

此后,中国航天人开始自主探测火星的尝试。

2017年3月6日晚,央视《东方时空》专访了全国政协委员、中国科学院院士、嫦娥系列各型号总指挥、总设计师顾问——叶培建。

记者:您的专业是让您去想天上的事,但是您是生活在现实生活中的人,又不得不去想地上的事。

叶培建:天上的事好办,我们都同意天上的事好办。

插播一条消息,叶培建院士入选感动中国2019年度候选人物!

由于种种原因,我们错过了2013,错过了2016、错过了2018,我们真的不能再错过2020年这个窗口了!

一步实现绕着巡,总师直言压力大

如今,晴朗的夜晚,孙泽洲更多的是遥望天幕上红色的火星。“我现在觉得4亿公里很头疼。”孙泽洲笑道,指的是他的团队正承担火星探测器的研制任务。

孙泽洲,嫦娥三号、嫦娥四号探测器的总设计师,还是2020年中国火星探测器的总设计师,压力多大可想而知!2013年12月14日21时14分,嫦娥三号探测器平稳降落在月球上。在当天的直播过程中,嫦娥三号探测器总设计师孙泽洲在嫦娥三号平稳落月后低下了头,用双收捂住了脸。嫦娥三号落月的前两天,他几乎没有合过眼。看到落月成功,松了一口气!

中国计划2020年发射火星探测器,一次完成对火星的“绕、落、巡”。这样形式的探测还没有哪个国家实现过。孙泽洲说,这体现出中国在空间技术发展中的“首创精神”,但难度非常大。

PS:总师已经多次向媒体坦言难度大压力大了,其实这是好事儿,这个工作就得提前做,让大家知道这样很难,成功了皆大欢喜,部分成功大家也能理解。

凡是过去,皆为序章。 目前,中国航天也正面临前所未有的压力。中国2020火星探测器能不能按时打是一回事,2021年能不能成功实现绕着巡又是一回事。 说实话,真的挺难的!

有大气比没大气还麻烦!

20世纪60年代以来,国际上已实施的40多次火星探测任务,成功率约为一半。

最让孙泽洲担忧的是火星的大气。

孙泽洲总师和嫦娥三号探测器的合影。

“当年我们研究如何登陆月球时,觉得月球如果有点大气该多好啊,我们要完全靠探测器携带推进剂,一共不到4吨的发射重量,三分之二带的都是推进剂。可是当我们开始研制火星探测器时,发现有大气也很麻烦,虽然不用带那么多推进剂了,但是火星大气的不确定性带来的问题,要比没有大气复杂得多,有些事靠运气。”他一连串用了好几个“很麻烦”来形容研制火星探测器中遇到的难题。

但他和团队勇敢地迎接着挑战。“正因为有压力,才能带来技术的进步。”孙泽洲说,“等我们的探测器登陆火星后,我们就又成长了。”

不得不提的长征五号

2017年7月2日晚,长征五号遥二火箭发射失利,星箭俱毁,在此后的89天时间里,中国航天陷入沉默……

2017年7月2日19时23分,搭载着实践十八号卫星的长征五号遥二火箭在中国文昌航天发射场点火升空。火箭飞行出现异常,发射任务失利。图源:互联网

近期摆在“长征五号”眼前的任务繁重,包括2020年中国火星探测器、中国首个实施无人月面取样返回的探测器“嫦娥五号”、中国空间站核心舱“天和”等重量级航天器,都需由该型火箭托举升空

大家都在等长五复飞,一等就是2年多。

2019.10.27 长征五号遥三运载火箭安全运抵海南文昌清澜港

10月27日,长征五号遥三运载火箭安全运抵海南文昌清澜港。火箭完成一系列装配和测试工作后,将择机在中国文昌航天发射场实施发射任务。

 △航天科技集团一院长征五号火箭系统举行出征仪式

△航天科技集团一院长征五号发射队在天津港举行海运启航仪式

由中国卫星海上测控部所属远望21号、22号船组成的火箭运输船队于10月22日从天津港启航,经过5昼夜航行,经受住了复杂海况环境考验,安全抵达海南文昌清澜港码头。随后,火箭将通过公路运输方式,分段运送至中国文昌航天发射场,并按照计划开展发射场飞行任务各项准备工作。

距离长五复飞的日子越来越近了!

预祝成功!希望接下来的发射一切顺利!

神奇的2020马上就要到了,加油吧!

编辑于 2019-11-14 20:51

感觉明年高考会考:施加多少力,可以模拟火星重力加速度

发布于 2019-11-15 15:54

长征五号运载火箭,2016年成功一次,2017年失败一次。至今没有再发射。成功率1/2。

没有合适的枪,子弹做得再精致有什么用?

编辑于 2019-11-19 16:24

厉害了!奔向火星!中国首次火星探测任务天问一号探测器发射成功

“GO TO MARS TOGTHER!”刚刚,中国火星探测任务“天问一号”成功发射,开启了我国对火星的首次探测之旅,中国的深空探索又向前迈进了一步。

北京时间2020年7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器,在中国文昌航天发射场点火升空。

火箭飞行约2167秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启了火星探测之旅。

“天问一号”是我国首次自主火星探测任务,是中国航天走向深空的里程碑工程。与其他任何国家首次火星探测任务不同,“天问一号”要实现“绕”“落”“巡”的三连任务,当属全球首次。

火星探测器在升空后,根据测算,最优转移轨道需要203天,也就是6个月零19天,即在2021年2月11日被火星引力捕获。

按照探测器速度,取最优减速轨道以及绕火星探测事件,预计在2021年4月23日开始实施火星着陆。

在到达火星之后,火星车的设计寿命是90个火星日,火星的一天比地球的一天略长一点,大概是24小时37分钟,90个火星日也就是地球上三个多月的时间。

如果“天问一号”能够成功登陆火星,这将使得中国跻身太空精英强国之列,成为太空探索的引领者。

然而,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。

火星,这颗孤独的星球,等着我们的拥抱。

成败关键:“恐怖7分钟”

纵观人类的航天史,人们似乎一直对火星、月球“情有独钟”。全球已经有了40多次火星探测活动,但成功和部分成功的任务仅有22次,成功率大约40%。因此,火星有着“航天器坟场”之说。

但是火星对人类的诱惑太大了。

▲图片来自网络

2010年8月,8位院士联名向国家建议,开展月球以远深空探测的综合论证。为此,国家国防科技工业局立即组织专家开展了发展规划和实施方案论证。

中国国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言曾撰文写道,首次自主火星探测是深空探测的起点和重点,实施方案经过三轮迭代和深化,在2016年1月正式立项实施。

2016年8月,火星探测任务名称和图形标识全球征集活动启动,经过网络投票,“天问”排名第一,得票31.7万余张。

2020年“中国航天日”启动仪式上,备受关注的中国首次自主火星探测任命被正式宣布命名为“天问一号”。

▲图片来自网络

根据计划,我国首次自主的火星探测任务非常重,任务由轨道器、着陆器、巡视器三个部分组成,目标是通过一次发射任务,完成绕、落、巡这前三个步骤。

“这将是世界上首次自主探索火星即完成软着陆的任务。”中国科学院紫金山天文台研究员季江徽曾接受《科技周刊》采访时表示。

中国航天科技集团五院深空探测和空间科学首席科学家、中国科学院院士叶培建曾向媒体表示,中国如果想要实现超越,需要利用现有的技术实现“两步并成一步走”。

但是,“一石二鸟”背后是更高的挑战和更大的风险,国际鲜有先例。

首先,是将火星探测器送上太空的火箭。

这次“天问一号”搭载的是长征五号火箭,是我国最大运力的运载火箭,广大网友爱称其为大火箭“胖五”。2016年长征五号运载火箭首飞成功,截止目前,总共发射了三次,失败一次。

▲图片来自网络

相比于月球,火星距离地球更加遥远,而且火星和地球两者的距离会不断的变化:地球和火星位于太阳两侧时最远距离大约4亿公里,而位于太阳同侧最近时有5460万公里远(是月球的150倍远)。

“天问一号”探测器奔赴火星,并不是走直线,而是通过火箭的运力将探测器送入椭圆形轨道,在这个过程中将一直处于高速飞行状态,需要“长途奔袭”10个月,2021年才能到达火星。

其次,到达火星之后,探测器将迎来决定成败的关键挑战。

“火星探测最大的难点在于’恐怖7分钟’,在进入、下降与着陆过程中,要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到零。这需要融合多种减速手段才能实现,包括气动外形、降落伞和反推等,也需要自主导航控制技术来保证。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟曾对《科技日报》表示。

据了解,在着陆前,探测器需要先将速度降下来,从4.8公里/秒减速到460米/秒,相当于先来一个急刹车。

▲来自网易科技

接着,探测器打开降落伞,用90秒的时间将速度再降到95米/秒。

▲来自网易科技
▲来自网易科技

最后,进入“着陆缓冲段”,这会儿探测器需要悬停避障,对火星表面进行观察,看一下地面有没有坑、大的石头,保证落地安全性。

▲来自网易科技

“目前国际上主要有两种减速方式。我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。”中国科学院院士、航天科技集团科技委主任包为民曾向媒体透露,第一阶段为气动减速,第二阶段开降落伞,第三阶段动力减速开反推,第四阶段悬停避障;着陆器在火星表面软着陆成功后将释放火星车。

登陆火星是最具挑战之一,由于火星拥有大气层,要防止着陆器在下降过程中变得过热;而且仅凭落伞无法使着陆器减速,还需要减速火箭。在此前18次火星着陆任务重,仅有10次取得了成功。

在成功着陆之后,探测车将进行“拍照留念”、探测物质和元素、探测环境和侦测火星浅层地质结构,以及探测火星气象等。

▲火星探测器在火星表面示意图(来自《科学》杂志报道)

火星车上,竖立在前端的桅杆顶端的方形设备就像机器人的脑袋,上面有实时探测的全景相机,可以帮助火星车避开障碍。另外,火星车上还有4个大的太阳能电池板,以及探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪,可以对火星进行全方位的探测车。

依照计划,火星探测器寿命只有短短90个火星日,火星日比地球一天略长,为24小时40分钟,也就是三个月的时间。

至此,“天问一号”火星探测器即可完成其使命。

人类“第二家园”

正如上文所说,登陆火星是如此艰难,但依然未能阻止人类探索的脚步。为何?

作为太阳系的行星之一,火星与地球在环境等方面的相似性,使得人们对火星探索一直抱有浓厚兴趣。

专家表示,火星不仅有大气,也有适宜的温度,和地球也有着相似的自转周期。研究火星可以给人类带来很多启示,极具价值的基础研究。

国外媒体曾经发表文章称,科学家在火星南极冰盖下发现了液态水存在的证据。这一发现更是激起了人们对火星的探索热情。

“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。”张伟接受媒体采访时表示。

这意味着,火星将是人类的“第二家园”。科学家甚至都已经提出了火星改造方案。

此次,除了中国的“天问一号”探测器之外,美国的“毅力号”火星车和阿联酋的“希望”号火星探测器,也定在了7月份发射,而原定于今年探测火星的欧洲与俄罗斯合作已宣布推迟到2022年。

为何各国都选择了此时发射?

▲来自网易科技

据了解,每隔两年,全球都会迎来一次火星探测高潮,原因在于地球与火星位置的关系,每26个月火星会有一次距离地球最近的机会,距离只有5500万公里,这也是发射火星探测器的最佳时间窗口。

此时实施火星探测,探测器飞行的路线最短,最省燃料。如果错过此次发射,就要在等26个月,下次发射窗口要等到2022年9月。

移民火星还要多久?

既然火星是人类孜孜不倦追求的“第二家园”,何时人类才能够移民火星呢?

商业火箭公司SpaceX的创始人马斯克曾经提出个火星移民计划:希望在火星建立社区,他还喊出如果把一个人的移居成本控制在20万美元左右,预计地球上最少会有2万人愿意移民外星球。

▲图片来自网络

“北斗女神”徐颖在做客网易科技携手吉利ICON汽车打造的《开杠吧》节目时曾表示,火星是我们的邻居,火星也是我们离太空最近的一个梦想。但是,如果人类真的想移民到火星上来生活的话,还有很多事情要做。比如解决物理层的问题,解决火星环境问题,包括火星大气问题。

“其实已经有科学家提出了火星移民的整体改造方案。大概多少年可以对火星改造完毕,移民火星,我觉得这个单位要用千年为单位计量。”徐颖认为。

雨果奖获得者、科幻作家郝景芳也在《开杠吧》节目中表示,在可以预见的未来,人类即使移民火星,也一定是在封闭环境下有限资源条件下的生存。

这就意味着火星生活不可能是非常自由的,一定是将所有人束缚在一个有限的空间里。这样才能保证可呼吸和空气,可分配的食物,能源和最高效的物资调配方式。

▲图片来自网络 火星生活想象图

“所以,这样营造出来的生存空间和社会,和我们地球上极大丰富的世界资源非常不一样,也会非常经济有效的方式去运行,火星上的社会几乎肯定是科学家工程师和高级知识分子创造出来的社会,也一定是一个非常信息化的社会。”郝景芳认为。

如果有生之年,可以移民火星,你的选择会是什么?

  • 参考资料:
  • 科技日报《天问一号:在探火路上来一次“后发先至”》
  • 新华报业网《首次火星探测任务将进行 “天问一号”,一次实现“绕落巡”》
  • 科技日报《成功率不到一半 为什么人类在如履薄冰中“探索火”》
  • 中国青年报《“天问一号”将向火星进发 中国行星探测为何首探火星》
  • 果壳《为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?》
  • 央视新闻客户端《中国首辆火星车来了》
  • 中国航天科技集团公众号
  • 网易科技《逆向思维》第十期
  • 小火箭公号《人类探索火星发射时机与抵达时刻计算图表》
发布于 2020-07-23 16:08

本来不想再更了,我没想到我的一些观点引来评论区某些人的争论。我想说的还是那句话,没必要争的面红耳赤甚至口吐芬芳,你想怎么表达自己的观点都可以,别人想回就回不想回就无视,因为就算你在知乎嘴炮胜利了,事实该怎么进展还是怎么进展。

每个人的思想看法和他从事的行业,认知,周围环境等都有关,很少有人能做到公正客观。某些人就是认为NASA就是不让中国参加空间站的建设,就是对中国进行技术封锁,所以就是敌对方,所以那些深空探测的科研数据对中国的火星探测是没有一点用的,对于这种观点我也没办法。

关于美国的技术封锁,的确美国一直对中国进行技术封锁,这大多是处于意识形态的原因,对其盟友会下放一定的技术,没有像封锁中国这样这么彻底。但在中美建交后的十年,为了搞倒苏联,出现了一段禁运松动时期,甚至出现美国麦道公司和中国合作等。对于技术禁运,美国之前一直处于科技的顶峰,人家对你这么做有什么办法,所以中国只能搞独立自主研发了。

但是,这并不是说西方国家的科研成果对中国一点用都没有,你稍微关注一下中国军备的发展,你就知道尤其是最近几年,中国的装备越来越美式化了,而不是延承之前的苏俄式,这除了最近几年军费突增这个原因,当然就是美国在某些理念上真的考虑的长远和先进。就我自己来说,平时看论文学东西,除了国内的顶刊,其他的都是国外的英语论文,比如IEEE等上的。

个人觉得,当你真的很强时,你自己基本上是不会说话的,就像美国不说我们也知道他强。而当一个人特别心虚时,一般会特别强调自己特强。有差距并不可怕,知道奋起直追,不断加大投入才是最重要的。好在中国最近几年航天方面投的钱越来越多,虽然相比较于NASA每年约200亿美元的经费来说很少很少,但人嘛,不可能一口气吃下一个胖子,得慢慢来。

不会再更了

评论区居然有人因为观点不同而开始口吐芬芳?不过还好,我这个人不在乎这些。

做一下几点说明:

1.回答一开始我都说我是NASA粉了,所以大家应该知道我的立场(那就是NASA在深空探测方面无人可出其右),这一点事实也是如此。

2.回答中我并没有贬低中国的火星探测团队所做的贡献和努力,事实上中国的火星探测2016年才定项,还有很长的路要走,希望一切顺利。

3.评论区最有争议的是“站在巨人的肩上”,我还是保留我的观点,详见评论区。

4.作为一个航空航天类的工作者,其实我自己知道差距在哪里,也在贡献自己的一份力量。无论在网上怎么嘴炮,事实就摆在那里,该怎么发展就怎么发展,靠嘴炮并没能解决任何问题。

以下是原答案

作为一个NASA迷,回答一下这个问题。

到目前为止,共有45次火星探测相关的发射活动,其中成功的有18次,基本上都是美国苏联欧航局发射的。亚洲国家中印度往火星发射过一颗探测器,现在还在正常工作,但是任务仅限于围绕火星拍拍照啊,测测地形啊什么的,没有登陆火星。

我感觉在深空探测方面NASA还是掌握核心科技,人家软硬着陆火星都搞过,为世界上其他国家探了探路(他们做出来了,有了技术积累,后面的国家站在巨人的肩上更容易成功)。目前在火星上的火星车还有NASA的好奇号,目前工作正常。前不久机遇号因为火星沙尘暴和地球联系不上导致任务结束。

至于咱们国家的火星探测器,虽然和NASA比在技术上还有差距,但是要是能成功也是一件可以载入中华民族历史的一件事,也希望咱们国家能够赶上国际先进水平,在深空探测方面发力,毕竟咱们欠下的债太多了,祝中国的火星探测一切顺利。

再者2020年这个火星发射的窗口期,NASA还会再发射一个探测器,技术比现在的好奇号还强。

最后,我觉得只要是能够发挥人类的探索精神,无论哪一个国家做出相应的发射活动,都应该值得敬佩,不应该带有有色眼镜。我们既要看到差距但也要奋起直追,成为深空探测的一员,不断积累技术,达到国际先进水平。

"生活不止眼前的苟且,还有诗和远方"。

编辑于 2019-11-21 14:22

我真的担心今年末的胖五啊……

发布于 2019-11-15 00:46

只有一个想法,这装备千万别让自媒体看到,否则又要吹上天,招来无数黑

发布于 2019-11-15 07:35

钻个牛角尖~这应该不是“首次”了吧,2011年发射的萤火一号才算是首次,搭俄罗斯的火箭翻车了,如今都被人忘了……不过

官方这是怎么回事儿?

照理说应该“绕落回”三步走呢,可能是限于成本,这次同时“绕落巡”。要硬说,之前两次落月经历算是加分项吧,不过我倒是挺担心的,是不是步子太大了?


着陆流程相对“常规”,美国人玩过很多次了,应该是较为成熟的方案了。

但不管怎么说,还是要看长五

编辑于 2019-11-22 11:29

记得火星救援里援救马特沃特尼的NASA火箭失事之后,电影中中国航天局局长决定帮助NASA一同救援马特,当时说了句话“那我们就从航天的角度,寻求合作”

“那我们就从航天的角度,寻求合作”


“上天”这种事情有太多环节需要考虑和解决了,光靠闭门造车是造不好的,要多方合作

发布于 2019-11-15 11:24

最近各种探空得新闻越来越多...确实也是 火星的登陆窗口就这么大,如果再错过就真的没了

压力全在今年的胖五发射

发布于 2019-11-17 15:32

一次性绕,落,巡,这个步子很大。我很相信中国探测器的水平,毕竟嫦娥四号在前,但这长五不知道能不能给力。。。

发布于 2019-11-21 22:21

可喜可贺。终于不会错过了。赶紧抓住窗口期发射,萤火一号真的可惜,现在都落后印度了。

当年美苏争霸失败了多少次,火星金星月球,数不胜数!但它们最终在太空领域都成功了!所以发射了失败很正常,但不发射永远也不会成功。别忘了现在还有一个印度在各个方面的追赶,现在对印度的领先又能保持多久?

所以拖是解决不了任何问题的。

编辑于 2019-11-19 19:11

没什么特别的想法,多测试测试呗。

仔细想想离世界唯一航天强国的距离还在不断加大,还是需要更远的努力。

个人更期待SpaceX的星舰。

编辑于 2019-11-19 08:24

不管第一次成功与否 希望网友一定要支持鼓励

毕竟能带着人类文明前进的国家 永远就是那么少数几个

要知道 既然决心要做带路人 就不可能一帆风顺

发布于 2019-11-21 12:00