今年火星探測大幕正式拉開

北京時間9日晚,阿聯酋的「希望」號探測器成功實現「太空剎車」,進入火星環繞軌道。這不但標志着阿拉伯世界的第一次火星探測任務取得標志性突破,而且還拉開今年火星探測的大幕。在「希望」號之後,中國的天問一號探測器和美國「毅力」號探測器也將在本月內相繼造訪火星。

今年火星探測大幕正式拉開

一個月迎來三位地球來客

美國「太空」網站9日稱,2月7日的「火星新年」剛剛過去,這顆紅色星球就將相繼迎來3位地球來客。北京時間9日23時許,阿聯酋「希望」號探測器經過長達7個月的長途旅行,終於抵達火星附近開始關鍵一步。阿聯酋航天局在社交媒體上表示,「希望」號將在沒有人工干預的情況下,進行長達27分鍾的「太空剎車」。「探測器啟動6台發動機全力工作,以消耗自身攜帶的一半燃料為代價,將飛行速度從每小時12.1萬公里降低到每小時1.8萬公里,進而進入火星環繞軌道。」阿聯酋副總統兼總理阿勒馬克圖姆表示,「阿聯酋有史以來首次將阿拉伯世界帶入深空新領域。我們的太空任務向阿拉伯青年傳達了希望和信心。」

進入火星環繞軌道後,「希望」號並不會在火星表面着陸,而是圍繞火星進行各項測量工作。它將研究火星大氣及火星日周期和季節周期,獲得火星氣候變化的規律。同時,「希望」號也讓阿聯酋成為美國、蘇聯、歐洲航天局和印度之後,成功探測火星的第五個國家和地區。

《科學美國人》網站9日稱,由於火星探測任務需要考慮地球與火星的位置關系,適合火星探測器發射的時間窗口期相對較短,因此集中於2020年夏季發射的各國火星探測器將集中在2月抵達火星。中國天問一號探測器將在「希望」號抵達火星後的24小時內,也嘗試進入火星環繞軌道。「這是中國的第一個獨立的行星際飛行任務,代表着中國航天的雄心和能力邁出一大步」。美國「毅力」號探測器則將於2月18日抵達火星。

今年火星探測大幕正式拉開

進入火星軌道難在哪里

中國航天專家龐之浩9日告訴《環球時報》記者,為被火星引力捕獲,火星探測器在准備進入火星軌道時要調整飛行姿態,將發動機的噴管朝向前方,待到時機恰當時發動機點火開機,以降低探測器的速度,僅有一次機會。由於火星距離地球比月球距離地球遠得多,通信的延時在10分鍾以上,所以地面無法對這一制動過程進行實時監控,只能依靠探測器自主執行。為此地面指揮人員需要提前為探測器注入姿態調整和制動「剎車」的有關控製程序數據。

另外,探測器進入火星軌道時的制動「剎車」時機和大小要十分精準,如果制動點火時間過長或過猛,探測器速度下降過多,就會一頭撞上火星;如果制動點火時間過短或過輕,探測器飛行速度過快,就會沿拋物線軌跡飛離火星,導致進入火星軌道失敗。只有「剎車」時機和時長都分秒不差,才能形成理想的捕獲軌道。

美國「太空」網站也表示,火星探測器的「太空剎車」難度非常大,美蘇火星探測器都曾在這個關鍵環節「折戟沉沙」。例如1974年蘇聯「火星4號」探測器由於制動發動機失效,「剎車失靈」導致速度過快而沒能進入火星軌道。1999年美國「火星氣候軌道器」在試圖進入火星環繞軌道時則因為飛行軌跡距離火星太近,導致探測器在進入火星大氣層後不久就解體損毀。事後調查發現,這是因為它的飛行系統軟件使用英制單位,而地面人員輸入參數時使用公制單位,由此造成的混淆導致探測器出現導航偏差。

中美探測器後續着陸還有挑戰

「科學美國人」網站稱,歷次火星探測任務的成功率只有不到一半,經過「太空剎車」進入火星軌道這個關鍵環節後,那些需要在火星着陸的探測器還要通過「恐怖7分鍾」的考驗:火星探測器在短短7分鍾內要克服高溫,自主完成由大量步驟組成的減速着陸過程。考慮到火星大氣極為稀薄,因此這個減速過程的挑戰比在地球上着陸更大。

今年火星探測大幕正式拉開

報道稱,雖然美國「毅力」號探測器抵達火星的時間較晚,但它在進入火星軌道後就將直接嘗試着陸。相比之下,中國對火星環境的了解還不夠充分,天問一號進入火星軌道後將首先展開環境探測,預定在5月登陸火星。

來源:cnBeta