火星生死七分钟即将上演,成功或者坠毁,火星车面临生死考验


火星生死七分钟即将上演,成功或者坠毁,火星车面临生死考验


文章图片


火星生死七分钟即将上演,成功或者坠毁,火星车面临生死考验


文章图片


火星生死七分钟即将上演,成功或者坠毁,火星车面临生死考验


文章图片


火星生死七分钟即将上演,成功或者坠毁,火星车面临生死考验


文章图片


火星车
2020年是令人难以忘记的一年 , 尤其是对于天文学家来说 。 这是26个月才会迎来一次的火星探测窗口期 , 为了把握这次探测火星的难得机会 , 世界上一共有三个国家发射了火星探测器 , 分别是阿联酋的希望号 , 我国的天问一号以及美国的毅力号 。

(图片说明:毅力号火星车于当地时间2020年7月30日发射升空)
除了希望号之外 , 其他两个火星探测任务都包含着一辆火星车 , 通过地面巡视 , 深入探索火星表面地质和大气环境 。
火星表面的巡视探测并不是一件容易的事 , 火星车在绕火星公转时的速度可以达到每秒好几公里 , 然后通过一系列的减速措施降低到与地表相对速度为0的状态 , 听起来就让人感到困难重重 。
不仅如此 , 火星和地球的距离非常遥远 , 即使是光速从地球抵达火星车再传回来 , 也要二十分钟左右的时间 。 因此 , 地面技术人员不可能对火星车的着陆进行实时控制 , 而是需要着陆器在预定的模式下全程自主完成 , 这就更是给着陆过程增加了挑战 。

(图片说明:我国火星车在火星表面工作的假想图)
对于我国来说 , 此前从未有过火星探索经验 , 因此需要天问一号绕火星轨道器进行差不多3个月的观测和分析 , 才能在5月左右实施火星车着陆 。 这种第一次进行火星探索就执行地面巡视任务的计划 , 世界上绝无第二个国家敢如此尝试 。 由此可见 , 我国火星车的着陆 , 用千难万险来形容一点也不为过 。
即便对于多次实现火星车探索的美国来说 , 这一次的着陆任务也同样充满了挑战 。 直到今天 , 全人类火星车着陆任务的成功率也不足一半 , 这足以让NASA毅力号火星车的技术人员捏一把冷汗 。

(图片说明:毅力号进入火星大气层假想图)
和我国没有火星探测经验不同 , 美国已经掌握了大量火星气候环境的数据 , 这对于毅力号火星车来说无疑省下了大量的时间和精力 。 因此 , 在格林尼治标准时间2月18日20:48(北京时间2月19日4:48) , 毅力号火星车就将执行着陆任务 。 火星生死7分钟 , 即将上演!
火星车的着陆
根据计划 , 毅力号火星车将要在火星的耶泽洛陨石坑(Jezero crater)降落 。 这是一个直径约45公里的陨石坑 , 被认为很有可能是火星远古湖泊的遗址 。 在这里 , 我们可以看到类似于进水口和出水口的地形 , 这也是暗示它身份的重要证据 。

(图片说明:耶泽洛陨石坑)
根据目前科学家的研究 , 火星在数十亿年前曾经非常宜居 , 环境非常宜人 , 甚至超过了当时的地球 。 那时候火星大气充足 , 表面水资源丰沛 , 甚至很有可能孕育了生命 。 如果那个时候的火星真的孕育了生命 , 那么它们很有可能生存于远古湖泊中 。 因此 , 耶泽洛陨石坑不仅可能告诉我们火星的水到底去哪了 , 甚至可能解答火星是否曾经孕育过生命的谜题 。
当然了 , 想要完成这样的宏伟目标 , 就要建立在一个重要前提下 , 那就是毅力号火星车的成功软着陆 。
火星车降落的难点 , 归根结底就在于如何减速 。 火星的大气层比较稀薄 , 很难通过摩擦给着陆器提供减速作用 。 因此 , 如何从每秒钟几公里的速度减速到0 , 几乎就要完全依靠着陆器自己的力量了 。

(图片说明:毅力号降落示意图)
生死7分钟
说起来 , 毅力号火星车的减速模式和2012年NASA发射的好奇号火星车是一样的 , 只不过在后者的基础上又进行了改进 。 具体来说 , 它的降落过程是这样的(以下时间均为格林尼治时间):
2月18日20:48 , 毅力号火星车正式展开着陆过程 。 此时 , 包含着毅力号火星车、机智号无人机以及用于减速的着陆器“天空起重机(Skycrane)”系统的一套保护性气动外罩(aeroshell)进入火星大气层 , 其初始速度达到了19500公里/小时 , 即5.4公里/秒 。 接下来的7分钟内 , 着陆器需要从这个恐怖的速度降低到安全速度 。 在进入大气层的过程中 , 气动外罩会因为与空气的摩擦升温到1300℃ 。 不过它具有相当好的隔热性能 , 因此内部的设备不会受损 。

推荐阅读