天问一号成功着陆,人类探索火星有着怎样的曲折历程?

天问一号成功着陆,人类探索火星有着怎样的曲折历程?,第1张

中国首次火星探测任务天问一号在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆。首次在火星上留下中国印记,标志着中国星际探测迈出重要一步。天问一号已经飞行了296天。在从火星到成功着陆的旅程中,天问一号需要经历六个飞行阶段,发射阶段、地火转移阶段、火星捕获阶段、火星停泊阶段、离轨着陆阶段和科学探测阶段。

登陆器上的朱荣火星探测器将依次进行全球成像、自检、离开着陆平台和巡逻探测。它已成为人类历史上第一个成功的火星软着陆探测器。登陆后,海盗一号带着人类未知的好奇心继续下一步的工作。中国和俄罗斯已就探索火星达成协议。中国研制了一种携带俄罗斯福布斯地球号的探测器。原计划于2012年进入火星轨道,并发射火星一号探测器。出人意料的是,探测器发射成功进入绕地球轨道后,飞向火星时未能点火,探测器坠入太平洋,火星探测计划也宣告失败。

科学家探测到,乌托邦平原有大量地下冰,深度为1至10米,其体积相当于苏必利尔湖。它进入一个围绕太阳的大椭圆轨道,轨道的轨迹正好与火星的轨道相切。在计算发射时间时,探测器飞到火星轨道时,火星也会到达。探测器通过发动机减速,被火星引力捕获。

航天器登陆月球只需要动态减速,而登陆火星将经历大气减速、降落伞减速、动态减速等不同阶段。随着火星快车任务的完成,欧洲的火星探测也取得了重大发现。如发现火星北极附近的一个无名陨石坑底部,有一块水凝结成冰;火星快车发现火星上存在极光。天文一号将一次发射完成绕火星轨道、登陆火星和巡查火星三项任务,用轨道器对火星进行全球全面的绕火星轨道探测,这在人类火星探测史上是前所未有的。

火星号探测器
1962年11月1日,前苏联发射第一个火星探测器火星1号。这个探测器本体重8635千克,直径11米,高23米,装有两块太阳能电池板和折叠式抛物面天线。它在飞往火星4个月后,在距地球1亿多千米的地方通信中断,考察失败。过了近10年时间,1971年5月19日前苏联又发射了火星2号探测器,11月27日进入环绕火星的轨道,着陆舱与探测器分离后,在火星上着陆,但却失去了联系。这是第一个到达火星表面的人造物体。同年5月28日发射的火星3号探测器,虽然到达了火星,但未完成预定的探测计划。1973年7月21日,26日和8月5日,9日,前苏联又发射了4个火星号探测器。火星4号未能进入火星轨道;火星5号虽然入轨,但工作时间很短;火星6号着陆装置到达火星表面,仅工作一秒钟就中断了通信;火星7号在火星着陆失败,飘入苍茫天宇,不知去向。火星号探测连连受挫,前苏联不得不半作停止这项计划。
福波斯探测器
1988年7月7日和12日,前苏联发射成功福波斯1号和福波斯2号两个火星探测器,开始新一轮探测火星及其卫星火卫一的活动。这种探测器重4吨,装有各种科学仪器,无线电太阳能电池板,姿态推力装置,电视摄像机等。它们能在太空飞行200天后,到达接近火星的轨道,在距火卫一几十米时,释放出一个永久性自动站,对火卫一进行460多天的科学考察,以便为将来载入登上火星探明道路。1988年底,福波斯1号在宇宙空间已失去联系,不知去向。福波斯2号1989年1月29日飞临火星,进入绕火星飞行的轨道,开始对火卫一进行考察活动。但到3月27日,福波斯2号又出现故障而停止工作。这项探测火星的任务失败。
水手号探测器
美国对火星考察,开始于1964年11月5日发射的水手3号。这个探测器为一直径127米的八角形箱体,高27米,重261千克,上面装有天线和十块太阳能电池板,展开后宽68米。但因火箭发生故障而未进入火星轨道,发射9小时后通信中断。11月28日发射的水手4号,于1965年7月14日在距火星9200千米的地方飞过,发回22张火星表面的照片,从照片上可以分辨出30千米范围的地方。1969年2月24日发射的水手6号,同年7月31日从距火星3400千米的地方通过。拍摄到42张火星赤道附近的照片。1969年3月27日发射的水手7号,8月4日从距火星3500千米的地方通过,首次拍摄了93张火星整体照片。从这些整体照片上可认出24千米的景观,分辨出270米大小的景物。
海盗号探测器
美国于1975年8月20日和9月9日发射了两个海盗号探测器,用于探索火星上有无生物。这两个海盗号探测器由轨道飞行器和登陆舱组成,长508米,重3530千克,其中轨道飞行器重2330千克,登陆舱重1200千克,用三脚支撑,装有生物化学实验箱,测量挖掘设备,两台电视摄像机,机械手的电源。海盗1号和2号分别于7月20日和9月3日在火星表面软着陆成功,着陆40分钟后就将第一张火星彩照发回地球。它们分别在火星上工作了6年和3年,对火星进行了考察和拍照,共发回5万多辐火星照片,分辨率高达200米。特别是4次探测有无生命存在的实验,结果没有发现任何高级生命的痕迹。
“火星观察者”号探测器
1992年9月25日,美国用大力神3型火箭发射成功一个火星观察者号探测器。它重25吨。携带7部仪器。预计11个月飞行72亿千米后,到达距火星表面378千米的近极轨道,对火星进行长达687天的观测考察,绘制整个火星表面图,预告火星天候,测量火星各种数据,进一步揭示火星上有无处于原始阶段的生命现象,为未来人类居火星号探测器突然与地面失去联系,不再发回信息。这次探测令人失望地夭折了。根据30多年来人类对火星的探测,科学家已基本肯定火星是一个没有高级生命的世界,流传甚广的“火星人”是根本不存在的。但是火星上有没有与地球不同的其他形式的生命,或者曾经存在过有智慧的高级生物,则还是一个深奥的难解之题。解开这个难题还需人类不懈的努力。

到目前为止还没有人类宇航员登陆过火星。

人类已经发射了约30个火星探测器。从1962年前苏联发射火箭号系列探测器。1964年美国发射水手号系列探测器起,开始了探测火星的历程。前苏联于1962年11月1日发射火星一号探测器。这个火星探测器高33米直径11米。重863千克,装有拍摄火星表面照片并传回地面的摄像装置。由于火星引力比月球大,若将宇航员送到火星表面返回难度太大。所以时至今日还还没有人类登陆过火星。

NASA在1977年发射了旅行者一号和二号两艘星际探索飞船,直到40多年后的今天,这两艘探测器都还在和地球保持联系,只是电量即将用完而已。

旅行者一号和二号几乎是一样的,两个探测器在很多方面有着先进的技术,直到现在其他国家都难以达到,比如下面几点。

一、先进的空间航行技术

之所以NASA会在1977年,连续发射两颗一样的星际探测器,是因为当时太阳系内的行星,会形成176年一遇的特殊排列,利用此次天文现象,探测器可以借助多颗大行星进行引力加速,从而大大降低发射速度。

比如,旅行者一号借助了木星和土星进行引力加速,旅行者二号借助了木星、土星、天王星和海王星进行引力加速;这样的话,就算探测器离开地球时达不到太阳系的逃逸速度,在借助行星引力加速后,也能达到逃逸速度后飞出太阳系。

NASA厉害在两颗探测器都成功了,精确地按照计划路线行驶,这样的空间导航技术和空间航行技术,是领先其他国家很远的;比如日本在1998年发射的希望号火星探测器,刚飞出地球就偏离了航道,后来又被太阳耀斑摧毁,俄罗斯的很多空间探测器均以失败而告终。

二、先进的核电池

旅行者一、二号使用两块,半衰期为877年的放射性钚-238同位素温差核电池供电,经过40多年后还能使用,只是电量快没了而已,这项技术是非常先进的。

就拿嫦娥四号使用的同位素温差核电池来说,核电池是从俄罗斯进口的,主要目的是在夜间给探测器加热,其次才是输出只有2瓦的电能,主要的电能是太阳能来提供;放射性元素衰变会释放能量,把核电池作为热源和作为主供电,技术水平上相差太多。

三、先进的星际通讯技术

目前旅行者一号距离地球216亿公里,旅行者二号距离180亿公里,通讯时差十几个小时;如此远的距离上,要保持和地球间的通讯,这项技术相当厉害。

四、高质量设备

四十多年前的探测器,还能完好地运行,探测器CPU是因特尔4004,主频0108MHz,内存只有68k,运算能力连现在的一个掌上计算器都比不上。

但是四十多年过去了,旅行者号的电子设备还能正常发挥作用,可见质量之高,就拿2011年我国萤火一号火星探测器,搭乘在俄罗斯的福布斯号上,结果还没飞出地球,福布斯号就失联了,最后坠毁在大洋中。

后来事故报告结论,说俄罗斯的福布斯号上一块不合格的芯片,遭遇宇宙高能射线而失效;四十多年前的旅行者一号,能在宇宙空间中飞这么远,俄罗斯的探测器还飞不出地球,质量水平高低立见!

但是旅行者一号和二号,各自拥有的两块核电池,也将耗尽能源,预计在2020年关闭所有仪器只保留通讯,在2025年耗尽所有电量。

截至2022年3月,还没有人登上火星。

到目前为止,火星是除了地球以外人类了解最多的行星,已经有超过30枚探测器到达过火星,它们对火星进行了详细的考察,并向地球发回了大量数据。

但当前还没有人类成功登上火星。

火星探索历程:

1960年,前苏联向火星发射了火星1A号探测器,它是人类探测火星的开端。1964年,美国成功发射水手4号火星探测器,它是历史上第一个成功到达火星的探测器。随后美、苏、欧、日等国相继发射了数十个火星探测器。

2020年7月23日,中国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了中国自主开展行星探测的第一步。

北京时间2021年2月19日4点55分,美国 “毅力号”火星车成功在红色星球登陆。


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