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“天问一号”升空 这些“硬核”常识讲给孩子听

2020-07-27 06:00:02

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  火星

  中国来了!

  7月23日

  海南文昌航天发射场

  我国初度火星探测任务

  “天问一号”探测器

  由长征五号遥四运载火箭发射升空

  并成功送入预定轨道

  中国由此

  迈出了行星探测第一步

  

  本次火星探测任务中的“天问”一词,出自我国浪漫主义诗人屈原所著《楚辞》中的同名长诗《天问》,表达了中华民族对真理追求的坚韧与固执,体现了对自然和宇宙空间探索的学问传承,寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。

  中国行星探测任务被命名为“天问”系列,初度火星探测任务则被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。

  

  中国初度火星探测任务设定了五大科学目标:

  >火星形貌与地质构造特征

  >火星表面土壤特征与水冰分布

  >火星表面物质组成

  >火星大气电离层及表面气候与环境特征

  >火星物理场与内部结构

  

  为了揭开火星的神秘面纱,“天问一号”真的拼了!

  “天问一号”火星探测器分为环绕器与着陆巡视器两部分,此中着陆巡视器又由进入舱和火星车组成。它的总重量接近5吨,是目前我国发射的重量最重的深空探测器。此中,火星探测器搭载了13个有效载荷,火星环绕器携带7台科学仪器,火星车将携带6台仪器,将对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测,创立起对火星全面而基础的认识。

  它将在地火转移轨道上经历约7个月的飞行,在地面测控系统的支撑下,经过4次中途修正和1次深空机动修正飞行路径,逐渐飞近火星,在近火点实施制动,被火星捕获,成为火星的人造卫星。

  

  从科学研究上考虑,在太阳系八大行星中,火星是最“像”地球的那一个,环境与地球最为相似。两者几乎都形成于约45亿年前,组成结构也大致相同,有核、幔、壳。火星与地球有着相似的自转周期,一个火星日大约是24小时39分钟,而且它还和地球一样,也有四季更迭。

  此外,火星的表面温度大约在零下133摄氏度到零上27摄氏度之间,拥有高山、平原和峡谷等多种地形,在太阳系类地行星中,与地球最为接近。还有明确证据证明,火星上曾经存在过水。

  通过探测火星可获得丰富的第一手科学数据,对研究太阳系起源及演化、生命起源及演化等重大科知识题具有重要意义。

  

  但是,把飞船“甩”到火星需要合适的时机才能实现,这一过程这样的时机被称为“发射窗口”,今年7月下旬至8月上旬是一个难得的时间窗口,这样的机会每隔26个月才有一次。所以此次发射,就是赶上了这个“窗口期”。

  基于现有航天能力,航天器将经历发射段、地火转移段、火星捕获段、火星停泊段、离轨着陆段和科学探测段六个阶段,飞行约7个月,最终抵达火星。

  

  非常难!

  发射任务难。作为我国初度火星探测任务,“天问一号”将通过一次发射任务,实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标。这意味着,中国初度火星探测任务,不仅要实现环绕火星的全球遥感探测,还要突破火星进入、下降、着陆、巡视、远距离测控通信等关键技术。如果做成,这将是全世界初度在一次任务中完成三个目标。

  信息传输难。火星最远时距离地球4亿公里,是地月距离的1000倍。距离越远,不仅信号传输时间越长,更重要的是信号衰减也越剧烈。遥远的火星为地球与探测器之间的通讯带来了更大的挑战。

  另外,探测器还必须经历一次成功的“刹车”和“恐怖七分钟”。

  火星探测器从地球飞向火星的过程中,能够被火星引力所捕获形成环绕轨道的机会只有一次。此时探测器相对于火星的速度约为4-5千米/秒。就像两辆高速行驶的汽车,只有前进方向一致、相对速度为零时,才能并驾齐驱。因此,探测器在接近火星后,必须把握住唯一的机会,利用自身携带的推进剂点火减速,最终实现被火星的捕获。

  而着陆巡视器在进入、下降与着陆过程中,要在数分钟内将时速从近2万千米降低到零。这过程中电磁信号是完全被屏蔽掉的,要完全依靠着陆器的自身本事,因此也被称为“恐怖7分钟”。

  因此,在火星着陆,可谓“危险重重”。

  从地球到火星

  这是一次艰辛的跋涉

  也是一次充满奇迹、充满发现的征程

  宇宙浩瀚

  拥抱广袤未知的世界

  星光灿烂

  开启行星探测大门

  火星,中国来了

  来源丨素材据新华社、人民日报、央视资讯、中国青年报、中国航天科技集团微信号等



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