然而,“福布斯-土””脱离助推器,成功进行第一次变轨,第二次变轨前定向系统失效。原因是芯片受到辐射损伤坍塌,剩下的燃料理论上可以完成任务,但难度极高。后来,它在多处尝试改变轨道,但最终轨道发生衰减,于2012年1月15日坠入太平洋。中国首次火星探测划破蓝天!
天问一号及其任务
2016年1月11日,中国国家航天局立项火星探测工程,计划采用长征系列火箭作为运载火箭。嫦娥一号总设计师、中国科学院院士建议,中国首次火星探测应完成绕行和着陆两个探测任务。这就是没有哪个国家在一次任务中同时完成这两项关键任务。因此,这次火星探测引起了相当多的关注。
天问一号飞行状态
天问一号由轨道器、着陆器和火星车组成,总重量约5吨,其中轨道器质量为3.175吨,火星车质量为240公斤.2.0米x1.65米x0.8米,大约是高尔夫球车的大小。分别完成火星探测和登陆考察,将探测火星土壤环境、大气和水的分布和探测,寻找火星生命。此外,它还将探测火星磁场、甲烷等生命相关的关键信息。此外,环绕火星的轨道飞行器还将完成着陆器与地球的通信中继任务。
着陆器结构示意图
着陆器于2019年11月14日在河北怀来地外天体着陆综合试验场完成悬停和避障试验,完美避开地面障碍物,发现它着陆在平坦的着陆场,顺利登陆“火星”。此次任务中最关键的巡逻车首次亮相!
任务名称的由来
2020年4月,在第五个“中国航天日”启动仪式上,中国正式公布了火星探测任务的名称。“天问一号”由此衍生,按计划探测装置将于7-8月发射升空,一次完成绕、降、巡三项任务!
火星在地球轨道之外,最近距离约5500万公里。由于两者公转速度不同,每26个月会接近一次。这次被称为火星冲日。2020年又是火星冲日的一年。时间是2020年10月13日,最近距离0.4192天文单位,约6000万公里(最近距离是大冲,要到2035年9月11日)!
探测器是如何进入火星轨道的?
理论上,发射火星探测器是没有时间限制的。但由于人类火箭技术的限制,发射探测器只能在火星冲撞前几个月左右发射,然后通过一个霍曼转移轨道。轨道顶点到达火星,然后减速进入火星轨道,成为火星的卫星!
从地球发射探测器到火星有几个困难。霍曼从地球转移轨道变轨成功。这是第一步,减速进入火星轨道。这是第二步,从火星轨道穿越火星,着陆这是第三步!俄罗斯探测器搭载的“萤火虫一号”首次失败!
美国早期都是掠火探测,也就是探测器路过火星,并没有做入轨尝试。早期的控制技术还不够成熟,后期都是以入轨为目标。火星观察者号在点火减速过程中失去联系,未能进入轨道。90年代,许多火星探测器都以失败告终,包括日本的希望号探测器、美国的火星气候轨道器、火星极地着陆器和深空二号!
“天问一号”到达火星需要7个多月。预计探测器将于明年2月11日至2月24日进入环绕火星轨道,然后对该轨道着陆区进行详细探索,全面了解着陆区周边地形,选择落点和后备区可以作为着陆区,坐等登陆火星的机会!
探测器是如何登陆火星的?
探测器选定着陆点后,将与轨道器分离,开始向着陆点减速,并在距着陆点数百公里的轨道上逐渐降低高度。进入大气层后进行大气制动,速度逐渐下降到每秒460米左右!
第二阶段是超音速打开降落伞,从超音速减速到95米/秒。因为火星的大气层非常稀薄,只有地球的1%左右,超音速打开降落伞是极其困难的。Insighter同样采用超音速开伞,反推火箭悬停再机动着陆。天问二号的过程也差不多。当然,每个人使用的技术是大不相同的!
最后阶段放弃降落伞,因为空气稀薄,无法下降到足够的速度,动力再次减速,下降到3.6m/s,悬停在100米高度,寻找平降site,确定好落地位置后,最后移动到着陆点!
着陆过程与洞察号类似
任务内容和部署
火星车是否叫赤兔目前还没有官宣,但花友们估计赤兔是最有可能被选中的。下面我们将火星巡逻车简称为赤兔!软着陆成功后,火星探测器不会立即放行。相反,我们需要观察它并在了解周围情况后将其释放。关于这一点我们已经有过两次放行月球车的经验,应该不会陌生吧!
赤兔的设计寿命是90个火星日,其实和地球差不多(约92个地球日)。不过从美国几台火星车的超长寿命来看,赤兔估计能在火星上跑很多2030年,当中国继续发射采样返回的“天问二号”时,赤兔依然在快乐奔跑!
火星车在火星表面的工作状态
月球上几乎有半个月的月夜,火星上的一个昼夜与地球上差不多,但可能会有沙尘暴,所以火星车可能也会有休眠时间,而这个时间大约取决于沙尘暴的持续时间,而巡逻车的能源主要是太阳能,火星上的阳光比较微弱,所以它还是对任务的执行有很大的影响。
赤兔火星车任务概况
火星车配备了地形导航相机、探测火星土壤结构和水手的探地雷达、火星表面成分分析测试仪、多光谱相机和火星表面磁力仪。现场探测探测器和火星气象仪!
如果一切顺利的话,赤兔火星车明年2月份就可以预报火星天气了!
火星快车长征五号(CZ-5)
7月20-25日,更有可能是7月23日,海南文昌航天发射场101发射站,长征五号将搭载天问一号飞向火星!大家称长征五号为胖五,足见对长征五号的喜爱和关心,因为它将是未来十年最重要的深空探测运载火箭!
2016年11月3日,胖五首次发射成功,但在2017年7月2日第二次发射346秒后,核心级一台YF-77发动机液氧泵出现严重故障,延误分离,入轨失败,发射后708秒,与载荷一起重新进入大气层彻底燃烧,发射失败!
2019年12月28日,长征五号耀三运载火箭成功发射。火箭也已于5月5日完成首飞,胖五系列稳定下来。未来,还有十余项深空任务等着胖五大显身手!
未来的天问二号
天问一号成功后,火星计划中最关键的火星采样返回计划也将被提上日程。在二号中,除了轨道器、着陆器和火星车之外,还有上升器和返回舱。返回器结构参照嫦娥五号采样返回任务,针对火星环境做了一些适应性调整!
任务预计在2028-2030年执行。也将在海南文昌发射,第二年到达火星。样品被转移到返回舱,与上升器分离后,轨道器将点火离开火星轨道,直接调整轨道至火星-地球转移轨道,大约半年后进入地球轨道,并然后返回模块将与轨道飞行器分离并重新进入大气层。有望降落在内蒙古登陆场!返回搜狐,查看更多