<track id="uSSVagO"></track>
  • <track id="uSSVagO"></track>

        <track id="uSSVagO"></track>

          • #

          如何看待美国「毅力号」探测器成功着陆火星?

          一、它的着陆进程“逝世亡七分钟”产生了什么?

          火星表面引力仅为地球的38%,稀薄大气仅为大气平均密度的不足1%,着陆可以像在地球一样应用空气阻力和下降伞联合的方法减速,然而最后的速度依然会很大,必需通过自动的动力制动减速,最终下降到火星表面。依据着陆地域高度和地貌的不同,总的着陆进程时长仅为7-8分钟。

          火星距离地球非常遥远,最近时也在5500万千米级别,最远可达4亿千米,这意味着从地球到火星的通讯往返时光为6-45分钟,还要斟酌二者同时在自转、太阳辐射、空间气象等因素的干扰,直接导致全部登陆进程不可能由地球上人工把持和监测完成,必需依附着陆体系自主完成。因此,火星着陆进程又被描写为“黑色七分钟”,甚至“逝世亡七分钟”。

          毅力号着陆的进程包含1000多个动作,这一切须要在7分钟左右精准完成©️NASA

          在抵近火星后,火星车会最后一次与地球通讯,确保各个体系正常工作。随后火星车与供给通讯和动力模块脱离,期间姿势把持喷气动员机工作,严厉把持着陆轨迹角度与方向。如果角渡过大就会超过隔热层能忍耐的极限,如果过小义务就会像打水漂一般滑入深空。在飞到火星上空100余千米、调剂完角度后,被维护的火星车开端冲击进火星大气,“逝世亡七分钟”正式开端。毅力号和好奇号将会采取基础雷同的着陆流程,本文以好奇号的实际数据为例阐明着陆进程。

          被周密维护中的毅力号冲进火星大气©️NASA

          在45千米高度处,火星车隔热层热量到达巅峰,它的温度到达了惊人的2100摄氏度。在各种内部高科技维护和外部隔热层的宏大就义下,火星车所处的温度仅为10摄氏度左右。在这个进程中大气也实现了减速后果,速度降到450米/秒左右。在距离火星表面仅11千米时,由80根线衔接、50米高、15米直径的宏大下降伞打开,这是人类在其他行星上用过的最大下降伞。

          通过下降伞又持续工作75秒后,全部火星车的速度终于降到了仅有90米/秒,这已经是隔热大底和下降伞拼尽全力工作的极限,但依然足以让火星车摔得粉身碎骨。包含好奇号和毅力号在内的各种火星车最终着陆前大概都是这个速度状况,依然还不够慢,须要进一步减速。

          NASA三代火星车尺寸对照©️NASA

          在最终减速下降阶段,不同火星车的技巧路径会走向不同方向。依照规格和庞杂水平,人类有过三类火星车:

          第一类以验证技巧为主,体型仅为十余千克,例如苏联火星2/3号和美国探路者号携带的火星车,功效简略,采取定点着陆器携带和睦囊弹跳计划减速下降;

          第二类以勇气号和机会号为代表,体型超过200千克,携带相对庞杂的仪器,采取气囊弹跳和火箭反推计划减速下降。我国的天问一号也是此类,总重约240千克,采取着陆器携带下降并在着陆后释放出来;

          第三类以好奇号和毅力号为代表,体型已经超过900千克,才能有限的定点着陆器携带和睦囊弹跳已经无法完成使命,而必需采取人类行星着陆最高科技,空中吊车技巧。

          好奇号/毅力号下降进程中空中吊车技巧最后一步(动图)©️NASA/JPL

          这种计划将火星车着陆体系分成两部分,上部分是一个拥有8枚强力反冲火箭连续工作的空中吊车,在降落进程中它将火星车维护在中心。随后火星车被释放并被三根最长可达7.5米的尼龙绳悬挂着,另外有一根负责信号和把持指令传输的“脐带”电缆传输数据。随着减速进程高度逐渐下降,火星车的构造动力体系和动力体系逐渐展开,底部的传感器通过“脐带”向空中吊车报告实时状况。

          在空中吊车的悬停和精致操作下,火星车迟缓靠近地面,感应到稳固接触火星地表后尼龙绳和电缆将会在瞬间被切断。随后空中吊车会用尽所有的能量向尽量远处所飞去,最终坠毁。通过这种方法,宏大的火星车被释放到火星表面。

          要知道,这几乎相当于把一辆家用小轿车从迪拜塔上扔下来后,中途启动空中吊车(好奇号的空中吊车启动时活动速度高达90米/秒、距离地表数百米),在短短几十秒内将相对速度减到几乎为0,悬停避障并稳稳释放火星车。而由于火星车上精密仪器的存在,对冲击力的容忍水平非常低,相当于家用轿车的报警体系也不能被触发,难度可想而知。

          毅力号空中吊车技巧会进行进一步升级(动图)©️NASA

          而由于毅力号的预计着陆区域处在远古河流的三角洲区域内,地形地貌庞杂,它的空中吊车还须要做进一步改良。须要它高度智能,自主规避风险区域,选择最优路径将火星车放到最幻想的地点。如果说好奇号的空中吊车可以将它从迪拜塔安全“扔到”地面上,那么毅力号的空中吊车则可以将它精准“扔到”停车位里。

          整体技巧非常艰苦,NASA都直言不讳的说胜利率只有40%左右,但最终毅力号终于胜利了,可喜可贺!

          二、毅力号着陆后意味着什么?

          即便持续应用了好奇号的基准平台和成熟的空中吊车技巧,但由于各种技巧改良和更先进的仪器装备,毅力号并没有变得更廉价,目前的预算已经超过了27亿美元,已经超过了好奇号的25亿美元。由于同样应用放射性同位素热电机/核电池技巧,它的寿命也极有可能像好奇号一样不断延期(从2012年工作至今)。毅力号几乎毫无疑问会成为人类历史上最昂贵的一部车。

          它的重量大约为1025千克,但可以换回约50吨黄金。

          胜利着陆,意味着它的重要科研义务都可以开展了,它们都代表着人类行星探测的最高科技。

          相比拟好奇号专注于剖析火星土壤和岩石的物资组成,毅力号则专注于寻找性命的痕迹。它携带的X射线光化学荧光光谱仪,可以更加精致测定土壤和岩石的精致元素构成。所携带的新型地下雷达成像仪则直接可以探测地下十米以内的水冰和盐水含量,并帮助监测有机物的含量。

          好奇号下降到火星后的一张自拍(举着相机的机械臂已被PS掉)©NASA

          毅力号在好奇号的功效之外,重要带有四个超级绝活

          a. 携带了一套火星制氧试验装置,可以将空气中二氧化碳转化为氧气。对于人类未来的载人登陆火星义务,几乎不可能将返回火箭发射时用的宏大燃料储备送到火星地表,难渡过大。而从火星空气和土壤中提取甲烷、液氧、液氢等燃料无疑成为最佳选择。而氧气的制备,无论对于未来人类的生存还是火箭燃料起源,意义不言自明;

          机灵号火星直升机艺术后果图 ©NASA/JPL

          b. 携带了一台“火星直升机”。虽然火星的大气密度和睦压连地球的1%都不到,但毅力号将释放一台仅重1公斤的超强直升机机灵号,能够实现每次最多3分钟的工作时光。它可以极大扩大毅力号的探测范畴,单次可以最多探测1公里左右,这将是人类历史上首次将有翼飞翔器送入其他星球。要知道人类第一个火星车旅居者号在7天工作时光内才爬行了100米左右距离,而这个直升机每天的工作距离都是它的十倍之远!

          遍布镜头的毅力号 ©NASA/JPL

          c. 携带了共计23台照相机,历史之最。除了工程和避险相机外,这23台中还能实现彩色成像、三维成像、微距成像、紫外激光器等一系列庞杂功效。因此毅力号的功效也将大大晋升:它不再须要停下来一块一块剖析土壤和岩石,当发明值得研讨的目的时,仅需调动相干相机就可在几米开外详细研讨。

          打算接应并履行采样返回火箭发射义务的火星探测器艺术图 ©NASA/JPL

          d. 在人类首次探测火星已经60年后,毅力号将开启采样返回的新一轮挑衅(俄罗斯曾经尝试两次但不幸失败),这个火星车将会收集值得研讨的火星土壤或岩石样本,通过欧洲和美国义务的不断接力,由下一个专注于发射火箭返回的探测器将样本送回地球。火星车纵然已经功效强盛,但和地球上的专业试验室相比还不可同日而语,如果能够带回地球研讨,得到的结论必将让人大吃一惊。

          这四个只是主线义务,其他方面还有很多。毅力号胜利着陆,将意味着人类对火星的懂得更进一步,我们距离真正踏上火星越来越近了。

          在人类迈出那一小步之前,从未想过自己可以如此巨大。踏上火星的这一小步,将使人类从此成为一个跨越行星的物种。

          推举一本我本人的关于火星科普书,

          联系我们