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2021-03-17 11:10:00 

【教育科普】火星航太之路

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2021年2月18日,美国的毅力号火星车在火星表面安全着陆。今年可谓是“火星年”,因为除了毅力号,阿联酋和中国的火星航天器也不约而同抵达了火星的太空轨道。这篇短文特意给大家梳理一些知识点,希望大家也可以感受航太项目之美。

接下来的内容是这次火星任务的一些知识点:







1 航天器发射日期和抵达近火星轨道日期都非常接近:

主要是因为每隔26个月(两年又两个月)会出现发射火星的“窗口期”:这个时间段里发射航天器,从地球到火星需要的燃料和时间都最少。

所以通过表格可以发现3个国家发射日期都差不多,并且抵达火星所使用的天数也几乎一样。

因为大家都用着同一条“highway”。

2任务比较:

a. 希望号:没有着陆,只是好像卫星一样绕火星转,收集气象数据;

b. 天问一号:先绕火星转80天,寻找合适的降落的地点,然后再降落到火星表面。主要任务是收集火星地理数据,为下一次火星登陆工作做准备;

c. 毅力号:美国已经完成了以上两个准备工作,在进行更深入的探索任务。相比上一次好奇号(Curiosity)重了许多,好奇号才不到899kg。主要是加强轮子设计和强度,还有很多科研设备。

3 燃料:

重点聊一下燃料,因为在航天任务里面,燃料是最头痛的问题。

天问一号携带的燃料占了有效载荷50%的重量。相比毅力号,天问主要把燃料浪费在“煞车”这个动作。因为他们还不熟悉火星地形,需要先在火星轨道绕一绕才会决定最终的降落位置。煞车的目的是把航天器减速到可以被火星引力捕获的速度,才不会飞过头或一头栽进去火星。航天器被火星捕获以后,就会如同地球的卫星一样循着固定的轨道绕火星飞行。

而毅力号不需要绕火星飞,抵达火星后进行轨道修正,瞄准降落位置后就一头扎进去火星大气层里。进入大气层以后,主要靠隔热罩消耗航天器的能量来降低大部分速度。最后再靠降落伞和燃料喷射平稳地降落到火星表面。因此节省了一大笔燃料重量,他们可以把节省的重量转移成毅力号的设备。

毅力号探测车。(图片来源:美国NASA)
毅力号探测车。(图片来源:美国NASA)



4下一步该期待什么?:

接下来就要期待天问一号的安全降落了。

天问一号的降落技术和美国是不一样的,简单来说中国的技术对降落地点的平整度要求比较高。这也是天问一号需要绕轨道运行那么长时间的其中一个主要原因。

两个项目的筹备基本上都是十年磨一剑,美国的技术相对来说更大胆和细腻一些。

结语:由于字数和时间的关系,也本着分享的念头,因此用词和描述都尽可能口语和简单化。希望和大家共享航天知识的乐趣!




延伸阅读:

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作者 : 文:刘泽威(作者毕业于北京航空航天大学飞行器设计与工程系,现为太阳能工程师) 图: 官方网站
文章来源 : 星洲日报 2021-03-17

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