火星，中國來了！“天問一號”升空，這些“硬核”知識講給孩子聽 火星 中國來了！ 7月23日 海南文昌航天發(fā)射場 我國首次火星探測任務(wù) “天問一號”探測器 由長征五號遙四運(yùn)載火箭發(fā)射升空 并成功送入預(yù)定軌道 中國由此 邁出了行星探測第一步 為什么取名叫“天問”？ 本次火星探測任務(wù)中的“天問”一詞，出自我國浪漫主義詩人屈原所著《楚辭》中的同名長詩《天問》，表達(dá)了中華民族對真理追求的堅(jiān)韌與執(zhí)著，體現(xiàn)了對自然和宇宙空間探索的文化傳承，寓意探求科學(xué)真理征途漫漫，追求科技創(chuàng)新永無止境。 中國行星探測任務(wù)被命名為“天問”系列，首次火星探測任務(wù)則被命名為“天問一號”，后續(xù)行星任務(wù)依次編號。 “天問一號”要問什么？ 中國首次火星探測任務(wù)設(shè)定了五大科學(xué)目標(biāo)： >火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征 >火星表面土壤特征與水冰分布 >火星表面物質(zhì)組成 >火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征 >火星物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 為去火星，“天問一號”有多拼？ 為了揭開火星的神秘面紗，“天問一號”真的拼了！ “天問一號”火星探測器分為環(huán)繞器與著陸巡視器兩部分，其中著陸巡視器又由進(jìn)入艙和火星車組成。它的總重量接近5噸，是目前我國發(fā)射的重量最重的深空探測器。其中，火星探測器搭載了13個(gè)有效載荷，火星環(huán)繞器攜帶7臺科學(xué)儀器，火星車將攜帶6臺儀器，將對火星的表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層、磁場等科學(xué)探測，建立起對火星全面而基礎(chǔ)的認(rèn)識。 它乘坐的長征五號遙四火箭，更是飛出了我國運(yùn)載火箭的最快速度——火箭托舉“天問一號”探測器加速到超過11.2千米/秒的速度之后完成分離，這是完全擺脫地球引力的第二宇宙速度。 它將在地火轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)歷約7個(gè)月的飛行，在地面測控系統(tǒng)的支持下，經(jīng)過4次中途修正和1次深空機(jī)動(dòng)修正飛行路徑，逐漸飛近火星，在近火點(diǎn)實(shí)施制動(dòng)，被火星捕獲，成為火星的人造衛(wèi)星。 為什么要去火星？ 從科學(xué)研究上考慮，在太陽系八大行星中，火星是最“像”地球的那一個(gè)，環(huán)境與地球最為相似。兩者幾乎都形成于約45億年前，組成結(jié)構(gòu)也大致相同，有核、幔、殼?；鹦桥c地球有著相似的自轉(zhuǎn)周期，一個(gè)火星日大約是24小時(shí)39分鐘，而且它還和地球一樣，也有四季更迭。 此外，火星的表面溫度大約在零下133攝氏度到零上27攝氏度之間，擁有高山、平原和峽谷等多種地形，在太陽系類地行星中，與地球最為接近。還有明確證據(jù)證明，火星上曾經(jīng)存在過水。 通過探測火星可獲得豐富的第一手科學(xué)數(shù)據(jù)，對研究太陽系起源及演化、生命起源及演化等重大科學(xué)問題具有重要意義。 去火星怎么“走”？ 地球與火星之間的距離不是一成不變，而是處于不斷變化中，最遠(yuǎn)時(shí)在4億公里以上，最近時(shí)有5500萬公里，是地球和月亮距離的140倍，想要靠火箭的動(dòng)力突破這一距離，難度極大。因此，在飛行過程中，考慮到風(fēng)險(xiǎn)、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路線為1925年提出的“霍曼軌道”。我們需要借助地球的公轉(zhuǎn)速度沿著一條連接地球與火星的橢圓形軌道把飛船“甩”到火星——這個(gè)連線就是霍曼軌道。 但是，把飛船“甩”到火星需要合適的時(shí)機(jī)才能實(shí)現(xiàn)，這一過程這樣的時(shí)機(jī)被稱為“發(fā)射窗口”，今年7月下旬至8月上旬是一個(gè)難得的時(shí)間窗口，這樣的機(jī)會每隔26個(gè)月才有一次。所以這次發(fā)射，就是趕上了這個(gè)“窗口期”。 基于現(xiàn)有航天能力，航天器將經(jīng)歷發(fā)射段、地火轉(zhuǎn)移段、火星捕獲段、火星停泊段、離軌著陸段和科學(xué)探測段六個(gè)階段，飛行約7個(gè)月，最終抵達(dá)火星。 去火星，到底有多難？ 非常難！ 發(fā)射任務(wù)難。作為我國首次火星探測任務(wù)，“天問一號”將通過一次發(fā)射任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對火星的“環(huán)繞、著陸、巡視”三個(gè)目標(biāo)。這意味著，中國首次火星探測任務(wù)，不僅要實(shí)現(xiàn)環(huán)繞火星的全球遙感探測，還要突破火星進(jìn)入、下降、著陸、巡視、遠(yuǎn)距離測控通信等關(guān)鍵技術(shù)。如果做成，這將是全世界首次在一次任務(wù)中完成三個(gè)目標(biāo)。 信息傳輸難?；鹦亲钸h(yuǎn)時(shí)距離地球4億公里，是地月距離的1000倍。距離越遠(yuǎn)，不僅信號傳輸時(shí)間越長，更重要的是信號衰減也越劇烈。遙遠(yuǎn)的火星為地球與探測器之間的通訊帶來了更大的挑戰(zhàn)。 精準(zhǔn)著陸難。有人曾比喻，讓火星探測器精準(zhǔn)著陸，相當(dāng)于從巴黎擊出一只高爾夫球落在東京的一個(gè)洞里。目前，人類已對火星實(shí)施了40余次探測任務(wù)，其中成功率不到一半——這讓這顆紅色星球至今還保有“探測器墳場”的稱號。 另外，探測器還必須經(jīng)歷一次成功的“剎車”和“恐怖七分鐘”。 火星探測器從地球飛向火星的過程中，能夠被火星引力所捕獲形成環(huán)繞軌道的機(jī)會只有一次。此時(shí)探測器相對于火星的速度約為4-5千米/秒。就像兩輛高速行駛的汽車，只有前進(jìn)方向一致、相對速度為零時(shí)，才能并駕齊驅(qū)。因此，探測器在接近火星后，必須把握住唯一的機(jī)會，利用自身攜帶的推進(jìn)劑點(diǎn)火減速，最終實(shí)現(xiàn)被火星的捕獲。 而著陸巡視器在進(jìn)入、下降與著陸過程中，要在數(shù)分鐘內(nèi)將時(shí)速從近2萬千米降低到零。這過程中電磁信號是完全被屏蔽掉的，要完全依靠著陸器的自身本事，因此也被稱為“恐怖7分鐘”。 因此，在火星著陸，可謂“危險(xiǎn)重重”。 從地球到火星 這是一次艱辛的跋涉 也是一次充滿奇跡、充滿發(fā)現(xiàn)的征程 宇宙浩瀚 擁抱廣袤未知的世界 星光燦爛 開啟行星探測大門 火星，中國來了 來源丨素材據(jù)新華社、人民日報(bào)、央視新聞、中國青年報(bào)、中國航天科技集團(tuán)微信號等 來源：微言教育微信公眾號 |
