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中国成功发射了“天文一号”火星探测器,目前“天问一号”已经距离地球万公里,最近又传来一则消息,在万公里外,““天问一号””完成轨道修正,继续飞向火星。
万公里之外的点火,再次展示了中国航天的实力,预示着中国探索火星之路离成功又近了一步。
虽然这是一次点火行为,但是,却包含着中国强大的航天技术,火星距离地球的最近距离为万公里,探测器需要飞行三个多月的时间,由于信号传输延迟的问题,在飞行器飞行的过程中遇到的问题,都需要飞行器自己通过计算调整飞行参数,其中需要很多技术。
我们全球各国探测火星的过程中,就能发觉探测火星的难度究竟有多大。
美苏争霸二十世纪六十年代,美苏争霸激战正酣,在太空技术取得暂时领先的苏联决心进一步将优势扩大,决定探测火星。年10月,苏联连续发射了两颗火星探测器,由于那时候火箭的推力问题没有很好的解决,这两颗探测器没有进入预定的地球转移轨道。
年,又一个火星和地球距离接近的周期来到了。10月24日,苏联的第三颗火星探测器发射升空,这一次成功的进入了转移轨道,但是却没能转移成功。随后的11月1日,苏联第四次发射,“火星1号”升空并飞向火星,次年3月,飞往火星的探测器在途中失联。此外,年11月4日,苏联还发射过一颗探测器,此次火箭发动机没有及时点火,导致未能进入飞向火星的轨道,两个月后坠入大气层烧毁。尽管火星探测遭遇接连的失败,苏联人似乎并没有气馁,此时美国正为登月而展开“阿波罗计划”,并且美国同时也进行着火星探测计划,为了不至于落在美国后头,苏联必须继续探测火星。
年11月30日,苏联“探测器2号”发射,这次成功的飞行到火星附近,但是最终还是因为出了故障,不能向地球传回任何有关火星的数据。年7月,苏联再次向火星发射了探测器,发射后探测器下落不明。
而此时,美国在年12月底发射的“水手4号”已经成功掠过火星,并向地球传回了第一批火星图像。
水手4号探测器
年3月,“火星2A号”发射升空仅仅七分钟,火箭发动机爆炸,探测器一同被毁。4月2日,“火星2B号”开始发射,火箭飞行不到一分钟,飞行姿态出现问题,火箭撞向地面,探测器被毁。时间进入七十年代,美国的登月已经获得了巨大成功。预示着苏联在空间技术方面已经开始落后于美国,不甘心的苏联人,继续执着地实施他们的火星探测计划。年5月10日,又一颗火星探测器发射了,当探测器进入转移轨道后准备发动机再次点火飞向火星时,出了一个大错误,发动机的点火程序时间设定是一年半之后,这意味着这颗探测器根本不可能到达火星。苏联并没有放弃,5月10日和28日,连发两颗飞往火星的探测器,“火星2号”和“火星3号”。
苏联火星3号探测器
“火星2号”和“火星3号”都到达并进入了火星环绕轨道。“火星2号”的着陆器在进入火星后失联,而轨道器却完好的环绕了火星运行了8个月;“火星3号”的着陆器实现了在火星的软着陆,但是着陆后几十秒钟之后失联,这是人类首次在火星实现着陆,虽然不完美,但是总算为苏联赢得了一点面子。此后年七八月间,苏联又接连发射了四颗火星探测器。虽然四颗探测器都到了火星附近,但是只有一颗向火星释放了着陆器,但是没有成功着陆。其他的都失联或者丢失。花费大量的人力和物力的情况下,依然没有实现成功,苏联的火星探测暂时停滞下来,苏联将空间技术的重心转向了太空站的研究和实践。
时间一晃过了15年,苏联又重新拾起荒废已久的火星探测计划,年7月,苏联又一次连发两颗火星探测器。最终的结局仍是令人遗憾,一个探测器在飞往火星途中失联,另一个进入火星环绕轨道后失联。
此后随着苏联政治局势和经济环境日益恶化,苏联再没有精力进行火星探测了。写到这里,不免让人觉得有些夸张,苏联一共进行了17次火星探测实验,一次都没有获得成功。
苏联解体后,俄罗斯曾在年发射过一颗火星探测器,也许是因为继承了苏联的背运气,探测器最后坠入太平洋。进入21世纪,俄罗斯曾经和中国合作探测火星,年11月9日,同时搭载中国和俄罗斯探测器的火箭在拜科努尔发射升空,因为火箭再次点火出现问题,最终导致探测器没有能够飞往火星,俄罗斯在新世纪依然延续着苏联探测火星的失败史。
虽然探测火星之路非常艰难,但是人类并没有放弃探索其神秘面纱的脚步。
反观美国,在探测火星的道路上取得了非常瞩目的成就。
在年的火星发射窗口里,NASA一口气先后发射了孪生兄弟水手3号和4号。11月5日发射的水手3号,探测器没能完全从头锥中弹出最终发射失败。水手3号为水手4好铺平了道路,水手4号顺利发射,在8个月后成为了人类第一个飞掠火星并传回火星照片的探测器。让人类第一次近距离看到了火星表面的样子,水手4号的探测结果基本打破了人类对火星的幻想,火星上不存在任何存在过文明的迹象,没有运河,没有火星人脸像,大气稀薄,沙尘肆虐,表面撞击坑遍布,荒凉而沉寂。
NASA水手9号于年11月14日进入环火星轨道,成为人类第一个火星环绕器。自此,人类终于对火星进行长期观测了。水手9号就拍摄了并传回了张火星表面照片,覆盖了火星表面85%的区域,一举超过了之前所有火星探测器的拍摄总和。
水手9号拍摄的火星表面和火卫一。来源:NASA
登陆火星年火星发射窗口里,NASA先后发射了孪生机海盗1号和海盗2号。每艘海盗号都由环绕器和着陆器组成,环绕器进入环火星轨道飞行了一段时间后择机释放着陆器。
年7月20日,人类首次实现在火星着陆,9月3日实现第二次着陆,从此火星探测进入到了新的阶段。
人类首张火星表面拍摄的照片。来源:NASA
首张火星表面拍摄的彩色照片。来源NASA
海盗号的两艘环绕器也各自完成了任务,期间拍摄了大量火星以及两颗火卫表面的高清照片,覆盖率更是高达火星表面积的97%,再一次刷新了人们对火星表面的认识。
海盗1号环绕器拍摄的火星高清照片
年,NASA火星全球探勘者号发射成功,次年进入环火星轨道,它用激光高度计获取了迄今为止分辨率最高的火星全球地形数据(MOLA),更加重要的是,它发现了数百处流水形成的痕迹,这意味着火星表面曾经存在过液态水流动。
勘探者号拍摄的火星表面的冲沟
随着人类探测火星技术的进步,年,火星探路者号着陆器带着人类第一辆火星车旅居者号成功登上火星表面。火星车仅仅工作了三个月,累计移动约米,但是,已经创造了历史。
被塞入气囊之中的火星探路者号和旅居者号3D图
探水之旅有了探路者号的技术积累,在发射窗口里,NASA将环绕器火星奥德赛号送往火星。由于火星奥德赛号搭载了伽马射线谱仪,它有一个历史级的发现,在火星上探测到了氢,间接证实了火星地下含有水冰。
火星全球超热中子量分布,白线划定的区域被认为地表下有稳定存在的水冰
当美国在探测行星领域几乎全面领先的时候,欧洲进行了追赶。
发射窗口,欧空局将环绕器火星快车号和着陆器小猎犬2号送往火星,虽然小猎犬2号着陆后失联了,但丝毫不妨碍火星快车号取得的科学发现。
火星快车号搭载的可见光与红外线矿物光谱仪在火星表面多处检测出了粘土,也就是水合层状硅酸盐等水合矿物,表明火星表面在很久以前很可能有大量液态水流过,测地雷达更是首次在火星地下发现了疑似液态水湖。
火星快车号的测地雷达探测到的疑似冰下湖的位置
NASA自然也不容许其他国家追赶上自己,孪生机勇气号、机遇号火星车相继成功发射,并在年1月相继着陆在火星遥遥相对的古谢夫撞击坑和子午平原,此次,它们的目的就是要找到火星存在水的直接证据。
机遇号
此次的探测已经远远超过了预先的预期,由于只能通过太阳能板供电,勇气号和机遇号原本的设计寿命只有90天。然而,谁也没有想到,原本被视为灾害的火星尘卷风却时不时帮它们清除了太阳能板上的灰尘,让它们工作了好多年,同时,它们取得了很多重大的发现。
机遇号发现的赤铁矿结核和水合硫酸钙矿物,均是火星曾有过温暖湿润环境的证据
勇气号和机遇号的探测结果进一步证明火星曾经有过温暖湿润的环境,那时候的火星或许是适宜生命存在。但是,它们此次并没有发现最直接能够证明火星存在水的证据,但是机遇号取得的科学发现距离真相越来越近。
机遇号,是迄今为止成功登陆火星,漫游在另一个星球长达15年,是当初设计寿命的55倍,行驶时间最长,14年天,距离最远,45.16公里,共传回21万张照片,探测硕果令人咂舌,堪称奇迹。
勇气号和孪生兄弟机遇号工作成绩对比图
美国东部时间年2月13日(北京时间2月14日情人节当天),NASA最后唤醒失败,正式宣布告别机遇号,为这个传奇式火星车画上了完美句号。
年,NASA凤凰号着陆器发射升空,次年降落在火星北极一带,而此次的探测任务取得的发现,可以写入人类历史,凤凰号在着陆区一带的土壤下挖出了高纯度水冰,也就是说,火星不仅曾经存在过水,目前也有水。
凤凰号挖出的水冰,左下角新挖出的水冰4个火星日后挥发消失了
在火星上发现水,继续探索生命,似乎也成功了顺理成章的事情。
年8月,好奇号成功着陆于火星赤道一带的盖尔撞击坑中,目标探索远古火星可能的水和生命痕迹。
它是当时人类最昂贵、最先进的火星车,采用核动力驱动,可维持火星车14年的动力,直到现在好奇号仍在工作,它也有一项重大发现,它发现火星中甲烷的含量在某一时间段身高,科学家分析这一现象很有可能是由细菌引起的。
年2月3日,好奇号拍摄的火星表面
尽管好奇号至今仍未发现火星生命,但它已经在火星上发现了越来越多复杂有机物——这依然给了我们无限希望。
年,好奇号在火星样品的热分解产物中发现有多种噻吩类和其他芳香族、脂肪族有机物
年,NASA的洞察号着陆器(非火星车)在火星着陆。洞察号携带着火震仪和热流检测仪等仪器,目标是探索火星的内部结构、热状态、自转变化等地球物理性质,尽管热流检测仪的安装遇到了一些困难,但火震仪已经观测到数百次不同震级的火星震动。
洞察号在接下来的时光里,还会继续温柔地聆听火星的心跳,为人类传回宝贵的数据资料。
时间来到了年,距离真相越来越近的同时,人类的探索从未止步。
天问九星在嫦娥登月工程中积累的大量经验之后,中国开启了“天问”计划。
年4月24日,中国行星探测任务被命名为“天问系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。
中国行星探测工程作为一个整体概念,以“揽星九天”作为工程的图形标识。太阳系八大行星依次排开,表达了宇宙的五彩缤纷,气韵流动。开放的椭圆轨道整体倾斜向上,展示了独特字母“C”的形象,代表了中国行星探测-China,体现着国际合作精神-Cooperation,标志着深空探测进入太空能力。
年7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器,在中国文昌航天发射场点火升空。
“天问一号”重量达5吨,是全世界重量最重的探测器,直径宽达4米,高达4米,个头也是全世界最大,其中,搭载13项有效载荷,将同时实现环绕着陆巡视三个目标,这在全世界所有进行过行星探测的国家还是首次,若全部实现,可追平美国目前最先进的探测技术。
期待明年2月,届时中国的火星车将在火星着陆。
天问一号着陆3D图
火星,中国来了。