鉴于火星探路者号取得的巨大成功 , 其技术方法极具参考意义 。 我国还处在火星探测初期 , 在很多技术问题都亟待解决的前提下 , 借鉴别国成功经验 , 由易到难地研究其技术方法对于指导我国的探测任务具有重要意义 。
因此 , 参考“火星探路者号”的气囊缓冲方案进行研究 , 研究它创新的气囊结构及其软着陆吸能特性 , 就可以开拓我国火星软着陆方案的方法和思维 。 火星(Mars)是太阳系八大行星之一 , 是太阳系由内往外数的第四颗行星 , 属于类地行星 , 直径约为地球的一半 。
由于其荧荧如火的外表 , 自古以来就引起了人们的极大兴趣 , 成为了最引人注目的一颗 , 在西方称为“战神” , 中国则称为“荧惑” 。 火星与太阳的平均距离为2.28×108km , 处于地球轨道外侧 。 火星平均半径为3389.5km , 质量为6.57×1023kg , 表面重力加速度为3.8m/s2 , 相当于地球的0.38 。
火星轨道近似圆形 , 平均轨道速度为24.1km/s;自转周期为24小时39分25.244秒 , 绕太阳的公转周期为687天;对火星环境探测结果分析表明 , 火星基本上是沙漠行星 , 地表沙丘、砾石遍布 , 没有稳定的液态水体 。 与地球相比 , 地质活动不活跃 , 地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成 , 有密布的陨石坑、火山与峡谷 。
另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别:南方是古老、充满陨石坑的高地 , 北方则是较年轻的平原 。 火星两极皆有主要以水冰组成的极冠 , 而上覆的干冰会随季节消长 。 火星大气层一般分为上、中、下3层 , 200km以上为上层大气 , 45~200km为中层大气 , 45km以下为下层大气 。
火星大气的平均密度仅相当于地球的1% , 表面的大气压强为650~1000Pa , 和地球上空30~40km高度处的大气压相当 。 跟地球上的风一样 , 火星上风的推动力也来自太阳 。 有数据显示 , 火星表面空气由于温度分布不均匀 , 因而虽然大气稀薄 , 但运动非常剧烈 , 平均风速达4.3m/s , 且风向变幻不定 。
通过火星探测 , 人类得以研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状 , 进一步认识地球环境的形成和演变 , 认识各行星之间的关系 。 从现实和长远来看 , 对火星的探测和开发具有十分重要的科学和经济意义 。
火星探测通常会利用火星冲日这一天文现象来运作 。 火星冲日大约每隔26个月就会发生一次 , 在冲日期间地球与火星的距离达到极近值 , 往往只有不足1亿千米 , 特别是发生火星大冲时 , 距离甚至低于6000万千米 。 在火星冲日时发射探测器意味着可以使用较小花费将探测器送往火星 。
纵观整个人类航天史 , 几乎就在人类刚刚有能力挣脱地球引力飞向太空的时候 , 第一个火星探测器就开始了它的旅程 。 1962年11月1日 , 前苏联发射了“火星l号”探测器 , 质量为893kg 。
作为人类发射成功的第一个火星探测器 , 于1963年6月19日飞越火星 , 离火星最近时距离只有195000公里 , 不但获得了一系列宝贵的探测资料 , 保持了1.06×108公里距离内的深空通信 , 被普遍认为是人类火星探测之旅的开端 。
截至2012年止 , 前苏联/俄罗斯共进行火星探测19次 , 美国共进行火星探测21次 , 欧空局共进行火星探测2次 , 中国、英国和日本各进行火星探测1次 。 已经有超过30枚探测器到达过火星 , 它们对火星进行了详细的考察 , 并向地球发回了大量数据 。
火星目前有三艘运作中的探测船 , 分别是火星奥德赛号、火星快车号和火星侦察轨道器 , 数量是太阳系内除了地球以外最多的 。 地表还有很多火星车和着陆器 , 包括凤凰号、两台火星探测漫游者:勇气号和机遇号及火星科学实验室:好奇号等 。
其中凤凰号和勇气号分别于2008年11月和2011年5月结束探测任务 。 2008年7月31日NASA宣布凤凰号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生 , 从而确认了火星上水的存在 。 于2012年8月6日着陆的好奇号 , 经过56300万千米的旅程 , 成功着陆在火星表面 。
好奇号将会采集火星土壤样本和岩芯 , 然后对可能存在过微生物的有机化合物和环境条件进行分析 。 根据好奇号最新的观测 , 不但发现火星表面水资源丰富 , 而且在火星表面发现了更多适合微生物生存的粘土矿物质 , 为火星上存在生物的假设多了几分证据 。
【火星探测:在火星表面有适合微生物生存的粘土矿物质的存在】可以预见 , 火星探测将是2l世纪空间科学发展及技术创新 , 并进一步进行空间资源利用和开发重要途径 。 从近地探测、地球同步卫星、探月工程、行星探测卫星到更遥远的星际和宇宙探测 , 人类正一步步积极探索 , 并不断挖掘着无穷宇宙的奥秘!
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