紧随中国天问一号 美国毅力号刚升空 谁会率先抵达火星?

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来源 环球交叉点

  漫漫火星探索征途,人类再次仰望星空。

  “毅力号”火星探测器发射

  继阿联酋的“希望号”,中国的“天问一号”之后,北京时间今晚19:50,美国的“毅力号”火星探测器搭载联合发射联盟的擎天神五号运载火箭,于佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的41号航天发射复合体准时发射,沿地球-火星航道去执行NASA第9次火星探测任务。

  “毅力号”火星探测器

  这个重达1吨、有六个轮子的漫游者,前后花费将近27亿美元,也将是迄今为止美国发射到火星表面最复杂的火星探测器。

  在火星地面上,“毅力号”需要通过实时处理23台摄像机拍摄的照片,躲避岩石和悬崖等危险区域。美国宇航局确信,这种自主性可以使新漫游者以每小时150米左右的速度,安全穿越火星表面,这一速度也是前任“好奇号”行驶速度的两倍。

  除了眼睛,“毅力号”还有耳朵。它身上的一对麦克风将让人类第一次听到火星上的风的声音。人们还可以听到“毅力号”运作时的呼呼声,它碾过风化层时的嘎吱声,以及它切割岩石时的钻孔声。

  火星

  2020年是两年一次的火星年,而7月中旬到8月中旬则是今年的火星季,这数周的时间是绝佳的“火星探测器窗口”。

  “希望号”、“天问一号”和“毅力号”共同开启了新一轮火星探索周期。如果旅途一切顺利不出意外,三枚探测器都将于2021年2月抵达目标位置。

  三个国家发射的探测器虽不尽相同,但它们正代表地球文明,向那颗遥远的红色星球靠近。

  阿联酋“希望号”——气象卫星

  “希望号”火星探测器7月20日凌晨从日本种子岛航天中心发射升空,使用的是日本的H-IIA运载火箭。

  “希望号”升空

  它类似于火星的气象卫星,绕火星做近赤道轨道运行,收集星球上不同区域在不同季节和不同时间的全天候气象数据,帮助人类更全面地了解和掌握火星的气候条件。

  “希望号”火星探测器

  这有助于解开一个重要谜团:那个红色的行星曾经和地球一样遍布江河湖海,怎么变成现在这种干枯、荒芜的状态,答案可能藏在火星周围的气层里。

  这是阿联酋的首次火星探测任务,开启了阿联酋和阿拉伯世界星际探索先河。

  中国“天问一号”——火星车

  7月23日,长征五号遥四运载火箭搭载中国首颗火星探测器“天问一号”,在海南文昌卫星发射中心成功发射。这也是中国首次火星探测任务。

  “天问一号”升空

  如无意外,中国航天将一举实现首次火星发射就完成“环绕、着陆、巡视探测”三大任务。中国这次发射中搭载的火星探测设备,美国用了很多次才送上去。

  与此同时,总计5吨左右的飞船重量,也将是人类第一次向火星投送的最大载荷。

  目前,“天问一号”飞行状态良好,还传回了地月合影。

  “天问一号”拍摄的地月合影左侧为地球

  飞行器明年2月抵达火星后,将先环绕火星飞行两个月,然后在4月23日将一辆火星漫游车放到火星表面。

  “天问一号”火星车

  中国的这台火星车重约240公斤,用折叠式太阳能电池板供电。它高大的桅杆上装有照相机,可以拍照并辅助导航,另外还配备了五台地质探测仪器。

  火星车在火星表面探测时,绕火星轨道运行的飞行器将用一套有七种遥感仪器的系统从空中研究火星。这七种遥感仪器包括摄像机、一台次表层雷达、一台光谱仪、一个磁力仪和粒子分析仪,可以 “对整个行星全方位勘测”。

  “天问一号”主要任务是地质勘测,用雷达“透视”几千米深的地层,采集岩石土壤等样本,绘制火星地质结构图,探测火星磁场,由此解开火星磁场的演变历史。

  值得一提的是,中国火星探测行动的成败有赖于“长征五号”,这一发射系统2017年经历了失败,导致行动延期两年,以进行重新设计和试验,其他深空任务也因此延迟。“长征五号”去年12月再次成功发射,为这次的火星探索行动扫清道路。

  长征五号遥三运载火箭去年12月成功发射

  美国“毅力号”——火星车+直升机

  美国的火星探测器同样是火星车,届时,“毅力号”火星探测车将登陆火星。

  不过不同以往的是,美国这次还准备尝试放飞一架无人驾驶直升机,希望开启火星上的航空元年。

  火星车+直升机

  “机智号”直升机,将试图首次在极其稀薄的火星大气中进行可控动力飞行,每次最多可持续飞行90秒,单次最大飞行距离达300米,有望拓展探测范围。如果成功,它会成为首架能在另外一个星球上飞行的飞机,也将为未来由更先进的无人机执行侦察任务铺平道路。

  此次火星探测器的目标是寻找生命痕迹,并将收集岩石和土壤标本,以便将来携带它们返回地球。它还将记录火星的气候及地质的特征,为人类探索这颗红色星球铺路。

  火星征途,难于上青天!

  自从上个世纪60年代人类开始探索火星以来,发送任务中有大约一半失败了。

  当年,火星探索任务,是美苏争霸的重头戏。苏联人探月和探火差不多同一时间开展。1960 年,在苏联人把第一颗人造卫星送上天以后,便又发射了人类历史上第一个火星探测器。可惜的是这个名叫“火星1A号”的探测器还没到达地球轨道就已经夭折。

  火星1A号

  回顾那一段历史,抢跑的苏联不但没能在火星上取得想象中的辉煌成就,反倒用实力创造了“太空探索的100种死法”:发射失败、未进入近地轨道、在近地轨道上失联、未离开近地轨道、到达前失联、着陆成功但芯片损毁……

  探索之路上,美国也损失连连,1992年,美国总投入近9亿美元的“火星观察者号”探测器,成功发射并在太空飞行半年后,刚一进入火星轨道就与地面失联,令人扼腕。

  失踪的“火星观察者号”

  火星为何被认为是航天器的坟场?

  第一道难关是要发射顺利,探测器成功抵达目标,而且没有受到太阳耀斑或其它太空物质的损伤破坏。

  之后,就要挑战更棘手的第二道难关:火星着陆。要过这一关,探测器必须刹车减速,然后以正确的角度切入火星大气层,角度太陡会起火燃烧并融化,太小则会反弹。

  由于火星大气层厚度只有地球大气层的百分之一,穿越大气层着陆的过程只有7分钟左右,也被称为“恐怖7分钟”。着陆器何时开始减速进入火星大气、进入的姿态、角度都需要精准的控制。

  还因为地球单程无线电信号到达火星需要20分钟,地球无法即时指挥。如何着陆火星,都要靠探测器自己。

  美国“毅力号”前任、“好奇号”的着陆图

  人类何时可以移民火星?

  网上流传一句话,如果月球殖民地是贝索斯的,火星则留给马斯克。

  以马斯克、贝索斯为代表,这一批互联网时代的富豪,他们站在NASA几十年积累的肩膀之上,相继将自己的商业版图从地球延伸至太空。

  在马斯克的《火星编年史》一书中,他清晰地为自己制定好了火星路线:2022年进行2次装满货物和补给的火星任务,但不载人;2022-2023年第一艘大猎鹰飞船在火星上着陆;2024年首次送人类上火星;2025年人类踏足火星;2028年完成火星基地Apha的建造;2030年开建火星上首座城市……火星狂人马斯克甚至想好了,未来50至100年内,将一百万人送上火星,单程票价约为20万美元。

  伊隆·马斯克

  看似疯狂的行为,却也是美国在太空的优势之一,美国拥有由SpaceX和Blue Origin等公司领军、蓬勃发展的民营航天领域。

  毕竟特朗普都底气十足地说过:“我们有这么多有钱人,他们喜欢火箭。”

  去年,美国还成立太空军,以应对主要来自中国和俄罗斯的所谓“太空威胁”。

  美国副总统彭斯直言:“我们现在处在太空竞赛中,就像1960年代那样,甚至比那时承受更大风险。”

  但美国的劣势也显而易见,由于美国两党交替执政、互相牵制,政策难有确定性和延续性,美国宇航局NASA的任务有时会因新政府改变支出重点而受挫。

  当年奥巴马总统上任后,就把小布什总统的登月计划改成火星计划,只是奥巴马的雄心壮志也没能走多远。

  特朗普上台后,就签署命令,重启登月计划。由不登月到登月优先,又是180度的转变。

  相比美国,中国在本国太空计划上一脉相承。

  但中国航天科技的整个发展历程一直都受到美国等一些西方国家的技术封锁和遏制,美国也一直拒绝中国参与国际空间站。

  所以,不同于美欧的合作模式,中国是独立自主在开展探测任务。

  而且中国起步较晚,直到2003年,中国首次将宇航员送入太空,比俄罗斯和美国晚了40多年。

  2003年 杨利伟上校成为中国首位进入太空的宇航员

  但自那时起,中国的太空计划不断取得新的里程碑。

  中国宇航员已经在轨道上与本国建造的空间站实现三次对接。

  去年,中国的“嫦娥四号”成为首个在月球背面着陆的探测器,该月球车目前仍在继续漫游,它的探地雷达加深了人们对月球表面的了解。

  中国“嫦娥四号”探测器成功着陆月球背面

  今年6月,中国将第35颗、也是最后一颗“北斗三号”导航卫星送入了轨道,从而完成了与美国全球定位系统GPS的本土竞争。

  如今,轮到中国航天人为太空探索助力了。

  我们的目光,被局限在地球上的冲突已经太久,是时候抬头仰望星辰大海。

  地球以外是否存在或曾经存在生命?如果答案是肯定的,这会像哥白尼和达尔文的发现一样,深刻地改变人类对自身的看法。

  虽然这背后的驱动力,不仅仅是纯洁的全人类梦想,也有现实的大国实力角逐。

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