航天论坛,探月总设计师吴伟仁:中国有可能是首个火星采样返回国

以山爱科学 2024-06-08 10:23:45

2024中国航天大会论坛上,中国探月总工程师吴伟仁做了一份报告。

报告内容中不仅提到了未来十五年,要推行的十大工程任务,还透露出一个好消息:中国很有可能是首个完成火星采样并返回的国家。

如此资深的航天人,尤其是在这样的一个场合中,说话肯定靠谱。

说到这里,就会产生一个疑问,火星探测不是上个世纪的事吗?

这都多少年了,难道美国和苏联没有带回样品?

还真就没有。

美国倒是预计要带回火星样品的,但他们的计划因为各种原因是一拖再拖,始终完成不了。

那么中国在推进深空探索的时候,对火星也产生了兴趣,开始了火星采样返回的项目。

这么一拖一进之间,中国就有可能成为首个带回火星样本的国家。

今天就围绕这件事,来说说。

探索火星的那些事。

截止到2016年年底的时候,全世界一共实施了四十一次火星探测。

美国进行了十九次,前苏联和俄罗斯当仁不让也进行了十九次,然后就是欧洲一次,最令人意外的是印度和日本也各进行了一次。

不过统计之后,这四十一次探测火星任务成功的只占到了40%,所以火星就得到了一个外号——航天器的坟场。

那么人类是什么时候开始探测火星的呢?

在1960年的十月份,苏联发射了人类历史上第一个火星探测器。

不过作为先行者成功的概率并不高,所以这一次的探索火星任务是以失败告终的。

这个火星探测器甚至还没有进入到地球的轨道,就失败了。

但当时的苏联并没有气馁,在这次失败之后的第四天,苏联又发射了一颗探测器,结果也不好,同样失败了。

其实从1960年开始一直到1971年之间,苏联的火星探测器发射任务一直处于失败状态。

一直到1971年发射的火星二号探测器,苏联才将其推入到了火星轨道上。

那么美国呢?

美国发射火星探测器的时间比苏联晚了四年,但做到了后来者居上的局面。

在1964年发射了第一颗火星探测器,也就是水手三号,不过任务失败。

但他们在同年发射的第二颗火星探测器水手四号,却成功的从火星上方掠过。

但就是这么个举动,也让美国得到了一批非常宝贵的资料,让人类第一次看到了火星清晰的大照片,虽然拍摄的距离达到了一万公里,但也是难能可贵的。

后来在1976年九月的时候,还成功的送海盗一号火星探测器登陆火星,拍到了第一手火星表面的照片。

在1996年的时候,美国又送了一颗勘探者号探测器进入到火星轨道,截止到2016年的时候,这颗探测器依然活跃在火星的轨道上。

进入到本世纪之后,美国的火星探测可以说一度创了新高。

发射了研究火星表层构成和辐射环境的奥德赛探测器;收集信息寻找火星是否有水的机遇号和勇气号探测车;寻找适合登陆的火星轨道探测器;甚至还派出了探测火星北极的凤凰号等等。

这些探测器基本上都很成功,也让美国成为了最了解火星的国家。

到现在很多有关火星的消息,基本上都是美国公布出来的。

其实从苏联和美国发射火星探测器的成功和失败次数之间,能看到一点东西。

任何事情要按照设计的计划进行,不要被外物干扰,他说任他说,他做任他做,只要脚踏实地的做好手中的事,那么成功就成为了一种自然而然中的必然。

当然,这句话算是个人的一个理解。

接着说。

在2003年的时候,欧洲航天局发射了一颗叫做火星快车的探测器,上面搭载了一架猎兔犬二号火星登陆车。

结果火星快车号探测器入轨非常的成功,运行起来也顺畅,可猎兔犬二号登陆的时候,出了麻烦。

登陆成功了吗?成功了!但尴尬的是,成功之后,就失去了消息,地球联系不到这款火星探测车。

欧洲航天局一直不知道,出了什么问题。

直到2015年的时候,美国的火星探测轨道飞行器,在拍照片的时候,看到了这辆猎兔犬火星探测车。

给出的答案,之所以失去了联系,是因为猎兔犬二号的电池板没有打开。

一个小小的错误,让花费巨大的火星探测车以失败告终。

相比较猎兔犬二号的失败,火星快车号在轨探测器到是好消息频频,不仅发现了一块冰,还发现了火星极光。

最值得说道的是,印度的火星探测器,于2013年成功发射。

而且印度的这款火星探测器的费用居然压缩到了七千五百万美元。

有人比喻,如今拍摄一部好莱坞大片都不止这个数。

但不管怎么说吧,印度做到了从无到有,算是一个好的开端。

火星探测的方式

按照科学家们探测火星的程序,火星探测的过程目前经历了两个大的阶段。

第一阶段,采用掠过的方式,从火星的附近飞过,利用这交汇的一段时间,对火星进行一个远距离的观察。

从中得到一些关于火星的信息。

这个阶段在1960年到1971年的时候使用的。

其实对于各种星体的探测,往往最开始的探测手段,就是这样的,掠过,然后收集信息。

其目的就是为了下一步的更近距离的探测做准备。

火星探测的第二阶段从1971年开始,一直都现在。

有两种方法进行探测,其一送轨道器进入到火星轨道,围着火星进行观察收集信息。

其二就是登陆火星,对火星表面,大气,地质的一个近距离的探测。

那么有没有第三阶段呢?

有,那就是采集火星的样本并返回,进行研究。

目前第三阶段已经进入到推进的时间点上了。

比如在2016年十二月二十七号的时候,中国国家航天局副局长吴艳华就说过,中国在未来,是要进行火星采样并返回的任务。

其实在《2016年中国的航天》白皮书上,就有说明。

中国不仅要进行第一次火星探测任务,还要进行各项零的突破,比如火星环绕,登陆火星等等。

那么登陆火星难不难?

当然难了,不然也不会只有40%的成功率,火星还被叫做航天器的坟场了。

做个对比就明白了。

对月球的探测,在整个探月的过程中,首先是进行绕月飞行,然后才是进行登陆操作。

那么登陆火星的时候,过程也是一样的,先是绕着火星飞,然后开始实施登陆,登陆完成之后再进行探索。

操作是差不多的,但两者的距离是不可比拟的。

地球和月亮的距离是三十八万公里,而地球到火星最近的距离都有五千五百万公里,最远都有近四亿公里了。

如此长的距离,发射一条命令过去,都要很长的时间,一旦发现错误,进行纠正,中间过去了多少时间?

有人就做过比喻,探测器想要成功登陆火星,这就相当于从法国的巴黎打出一个高尔夫,然后这个高尔夫球要直接进入一万三千公里的洞里一样。

这难度高不高?

在这个过程中,首先要解决的是速度问题。

从地球发射出去,首先就得让火星探测器探测器具备第二宇宙速度——11.2米每秒。

这个速度一般的火箭还真就达不到,比如中国,探月时候搭载嫦娥的火箭速度只有10.9米每秒,差那么一点都不能用来搭载火星探测器。

只能使用长征五号来发射。

接着就是信号的收集和发射问题。

之前就说了,地球和火星最近的距离都有五千五百万公里,最远的距离都达到了四亿公里。

如此遥远的距离,信号的传输,延迟时间至少是十分钟。

十分钟之内什么事情都可能发生。

比如火星登陆的时候,什么时候刹车,什么时候用什么角度进入到轨道,什么时候打开降落伞,什么时候抛掉降落伞等等。

这个过程要持续七分钟,如果要进行命令传输,要在十分钟之前把这些命令发送出去。

提前预测啊!

所以要在登陆火星之前,还要进行各种的信息收集。

再比如在登陆火星成功后,进行巡视探测,突兀的前边出现一块巨大的岩石。

是让探测器爬上去呢?还是让探测器绕过去呢?或者干脆直接来个刹车,对着大石头研究呢?

十分钟调整不过来,或许就撞了上去。

为了更好的进行调整,那么信号传输技术就要提前研究布局。

比如嫦娥二号,就有一个拓展任务,内容就是进行一亿公里的超远距离的测控任务。

当然这些例子其实都是皮毛,真正的难点还有很多。

比如用什么方法登陆火星?

目前有三种,其一是气囊弹跳。

简单的说,就是进入到火星大气层之后,先是使用降落伞降低探测器的速度,然后在登陆火星表面的时候,打开几十个保护气囊,让探测器在火星表面蹦蹦跳跳的弹跳,直到停下来。

然后打开气囊,送探测器进入到火星表面。

这个方式的成本低廉,但只适合小型探测器,而且因为降落伞和弹跳的原因,会导致降落的地方和预计的地方有很大的偏差。

其二,反推著陆腿式登陆火星。

登陆火星的时候,不仅要依靠降落伞,还要依靠大气层的摩擦来降低速度。

等到接近火星地面的时候,再点燃推进器,从而快速的降低登陆速度,最终能够安全的停在火星表面。

这个方法听起来很靠谱,但要求的技术难度非常的高,而且操作起来非常的复杂,对地面的平摊度,软硬程度都有一定的要求。

所以需要前期收集很多的信息,并在降落的时候,能够精准的降落在预定的位置上。

其三太空起重机式登陆。

同样是打开降落伞,不同的是打开的过程中会将隔热板和后壳给丢弃掉。

重量减轻了,速度自然会降下来。

然后启动一种被叫做太空起重机的推进器(注通常会有好几台),进一步降低速度。(注天空起重机放置在推进器的下方)

接着将探测器和太空起重机之间缆绳切断,这样天空起重机就会先一步落在火星表面。

然后多台天空起重机利用电缆将探测器慢慢放在火星表面。

这种方法适合体积和重量都比较大的火星探测器,当然技术难度又会上升一个台阶,成本也会呈几何倍的增加。

比第二种的方法,着陆点可以做到及其精确。

42 阅读:14125
评论列表
  • 无名 22
    2024-06-08 23:55

    美国星舰技术一旦成熟,几百吨的星际飞船,啥事干不了!不要太客气乐观了!

    东海碧泉 回复:
    自动落火,然后起飞,这一块的技术,美国一次也没有实验过,现在还没有模型。所以这个他们得花好几年的时间验证。 而我们缺少的是大火箭。 所以双方进度差不多。,就看接下来的几年,谁跑得快[呲牙笑]
    whistle 回复:
    我们又没有和美国比,你急啥[呲牙笑]
  • 2024-06-08 19:41

    看着美国的火星车很结实耐用

  • 2024-06-10 08:53

    世界百米冠军都可以跑出每秒10米,怎么没飞出地球?

    无兵的国度 回复:
    第一宇宙速度是多少?
  • 2024-06-09 06:04

    小编你知道千米跟米的区别吗? 按你说的,博尔特都能跑出第一宇宙速度!

    wangpeng 回复:
    你厉害[点赞]
    那个会跳舞的小乒乓 回复:
    没有楼梯啊,有楼梯就跑出去了
  • 2024-06-08 15:13

    既然美国的探测器到过火星几次了,为什么现在连探测器登陆月球都不了呢?

    一畈 回复:
    因为拥有能够甄别在火星情况技术的国家还有限。而月球就在离家门口,连天文爱好者望远镜都在盯着,稍微露出马脚就容易把以前的牛逼一起吹爆,[笑着哭]
    无兵的国度 回复:
    [笑着哭]
  • 2024-06-10 13:46

    咱家祝融号你是一点也不提啊

  • 2024-06-08 15:13

    咱们有祝融号。回技术没问题,就看火箭了

  • 2024-09-08 17:47

    阿三2013年首次发射火星探测器成功了,亚洲第一个成功探测火星的国家,亚洲第一

  • 2024-07-04 21:25

    美国到火星丢下去好几个火星车,会动的还有好几个。可为啥看到的都是乱石滩,不是白眉呢。中国天问第一次去,在近地轨道上就拍到好多白眉,落下后,火星车也拍到好多白眉。美国那么多年一次也没看到,没一张照片里有白眉。还有火星北极上那朵冠帽,非常有特色,美国也没有拍到过,美国在火星轨道上有卫星在转圈的,就是没拍到

    用户13xxx33 回复:
    火星探测方面目前是有点成绩,但是就别拿老美做对比了!
  • 2024-06-08 22:12

    自动技术进步了,就等火箭能力了,估计落到火星至少需要10至15吨

  • 2024-06-08 21:05

    中国不也发了两次吗?有一次搭在俄罗斯的火箭在往火星途中失联了,后来中国祝融号成功登录火星

  • 2024-06-09 20:40

    什么时候写的文章?不知道中国已经在火星登陆了吗?

  • 2024-06-09 22:03

    第二宇宙速度——11.2米每秒?这知识学的真牛逼[无奈吐舌]👎

  • 2024-06-08 18:34

    以现有技术,估计要发两个火箭才行,不然燃料不够

  • 2024-06-09 01:16

    说话肯定一些,把“有可能”三个字去掉[呲牙笑]

  • 2024-06-08 18:02

    为啥没有白眉?[得瑟]

  • 2024-06-09 22:40

    你的宇宙速度真慢[得瑟]

  • 2024-06-08 13:27

    到时候让卫星用人工智能自动登录

  • 2024-06-08 13:15

    说了这么多 说说中国的情况呀

    用户10xxx56 回复:
    祝融号已经在火星了,月球就不用说了!连月球基地建造方案都出了一份,虽说这份方案能被采纳多少还不确定,但是未来可期矣![呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]
    王彪 回复:
    多看书

以山爱科学

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