天问环绕火星成功,为何又要绕火飞行数月才能落火?美国为何不用


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天问环绕火星成功,为何又要绕火飞行数月才能落火?美国为何不用


2021年 , 火星迎来了来自人类所派出的 , 史无前例的豪华探测舰队 。 这是分别来自阿联酋、中国、美国的火星探测器 , 中国是首次独立探测 , 阿联酋的希望号更是整个阿拉伯国家的首次火星探测 。

今年希望号已成功入轨火星 , 随后中国也传来喜讯 , 天问一号探测器顺利进入环火轨道 成为我国第一颗人造火星卫星 , 实现“绕、落、巡”的第一步 , 环绕火星获得成功 。
之后的美国要不了多久也将抵达目的地 。 可惜的是比起登陆时间 , 我们还是要比后来的美国晚上一段时间 。
你也许会有疑问:火星即将迎来三国鼎立时代 , 天问入轨火星究竟是怎样艰难的成就?为何我们不能像美国一样直接落火?

入轨火星对世界来说究竟有多难?
火星捕获距离地球直线距离约为1.9亿公里、火星捕获双向传播时延约为21分钟 , 地面对火星捕获过程无法实时进行测控 , 需要火星探测器自主进行捕获制动 。
历次火星探测任务的成功率只有不到一半 , 在入轨时更是会遇到各种各样的问题 。
苏联1973年7月21日发射的火星4号探测器 , 由于电子元件损毁 , 导致制动发动机失效 。 探测器直接于1974年2月在距离火星表面2200千米处飞掠而过 , 没能切入火星轨 。

美国火星观察者探测器 , 于1992年9月25日升空 。 在计划进入火星轨道前3天发生了故障 , 与地面失去了联系 , 任务失败 。
日本于1998年7月3日发射的希望号火星轨道器 , 自发射升空以后故障不断 , 最终探测器并未按照计划 , 于2003年11月14日进入探测轨道 。 又由于其电路系统受太阳风暴影响出现故障 , 变轨发动机无法启动而导致最后的远程遥控修复作业失败 。 随后 , 日本放弃了“希望号”进入火星轨道的尝试 。

1999年美国“火星气候轨道器”在试图进入火星环绕轨道时 , 由于地面人员输入参数的单位错误 , 人为失误导致的单位误差所引起的导航偏差 , 使探测器未能在合适高度及时减速 , 导致探测器在进入火星大气层后不久就解体损毁 。
不同于阿联酋土豪直接买技术 , 火星入轨成功于中国来说是重大进步 。 后续天问一号依旧任重道远 , 还将经过多次轨道调整 , 进入火星停泊轨道 , 开展预选着陆区探测 , 计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆 , 开展巡视探测 。

为何我们不能直接落火?
报道称 , 虽然美国“毅力”号探测器抵达火星的时间较晚 , 但它在进入火星轨道后就将直接尝试着陆 。

火星基本上是沙漠行星 , 地表沙丘、砾石遍布 。 二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷 , 沙尘悬浮其中 , 常有沙尘暴发生 。
火星大气层相对较薄 , 约为地球表面气压的0.6% 。 火星大气层按高度可分为低层大气、中层大气、上层大气和外气层 。 其中低层大气由于气悬微尘与地表的热 , 这部分相对温暖;中层大气存在有高速气流;上层大气温度很高 。
由于火星由于大气层很薄 , 无法保留很多热 , 使地表日夜温差很大 , 某些地区地表温度白天可达28℃ , 夜晚可低至-132℃ , 平均-52℃ 。

火星天气重复次数较高 , 比地球容易预测 。 现有资料指出 , 如果一个气象事件在一年的特定时间中发生 , 很可能在下一年几乎同一个位置再发生一次 , 误差最多一个星期 。 2008年9月29日 , 凤凰号拍下了降雪事件 , 是在接近凤凰号登陆地点附近海姆达尔撞击坑之上 , 高 4.5 公里的云降雪 。 这次降水在到达火星表面时就已蒸发 。 而且火星上的风速要超过地球100倍 。

恶劣的火星环境导致每个火星着陆的探测器 , 都要通过“恐怖7分钟”的考验 。 火星探测器要在短短7分钟内克服高温 , 并自主完成由大量步骤组成的减速着陆过程 。
从地球到火星最遥远的距离大约4亿公里 , 通信时延长20多分钟 , 加上火星大气稀薄、地形复杂 , 探测器近火制动、缓冲着陆等环节均存在风险点 。

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