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火星,中國(guó)來(lái)了!“天問(wèn)一號(hào)”升空,這些“硬核”知識(shí)講給孩子聽(tīng)

來(lái)源:微言教育

作者:

2020-07-25 23:14:07

火星

中國(guó)來(lái)了!

7月23日

海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)

我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)

“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器

由長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭發(fā)射升空

并成功送入預(yù)定軌道

中國(guó)由此

邁出了行星探測(cè)第一步

先戳視頻

隨教育小微感受發(fā)射成功的

激動(dòng)瞬間

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新秀·“天問(wèn)一號(hào)”

△“天問(wèn)一號(hào)”長(zhǎng)這樣↑↑↑

為什么取名叫“天問(wèn)”?

本次火星探測(cè)任務(wù)中的“天問(wèn)”一詞,出自我國(guó)浪漫主義詩(shī)人屈原所著《楚辭》中的同名長(zhǎng)詩(shī)《天問(wèn)》,表達(dá)了中華民族對(duì)真理追求的堅(jiān)韌與執(zhí)著,體現(xiàn)了對(duì)自然和宇宙空間探索的文化傳承,寓意探求科學(xué)真理征途漫漫,追求科技創(chuàng)新永無(wú)止境。

 

中國(guó)行星探測(cè)任務(wù)被命名為“天問(wèn)”系列,首次火星探測(cè)任務(wù)則被命名為“天問(wèn)一號(hào)”,后續(xù)行星任務(wù)依次編號(hào)。

“天問(wèn)一號(hào)”要問(wèn)什么?

中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)設(shè)定了五大科學(xué)目標(biāo):

火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征

火星表面土壤特征與水冰分布

> 火星表面物質(zhì)組成

> 火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征

> 火星物理場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為去火星, “天問(wèn)一號(hào)”有多拼?

為了揭開(kāi)火星的神秘面紗,“天問(wèn)一號(hào)”真的拼了!

 

“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器分為環(huán)繞器與著陸巡視器兩部分,其中著陸巡視器又由進(jìn)入艙和火星車組成。它的總重量接近5噸,是目前我國(guó)發(fā)射的重量最重的深空探測(cè)器。其中,火星探測(cè)器搭載了13個(gè)有效載荷,火星環(huán)繞器攜帶7臺(tái)科學(xué)儀器,火星車將攜帶6臺(tái)儀器,將對(duì)火星的表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層、磁場(chǎng)等科學(xué)探測(cè),建立起對(duì)火星全面而基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。

△“天問(wèn)一號(hào)”著陸器與火星車分離動(dòng)畫想象圖

它乘坐的長(zhǎng)征五號(hào)遙四火箭,更是飛出了我國(guó)運(yùn)載火箭的最快速度——火箭托舉“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器加速到超過(guò)11.2千米/秒的速度之后完成分離,這是完全擺脫地球引力的第二宇宙速度。

 

△執(zhí)行我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)的長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭。張高翔/攝

它將在地火轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)歷約7個(gè)月的飛行,在地面測(cè)控系統(tǒng)的支持下,經(jīng)過(guò)4次中途修正和1次深空機(jī)動(dòng)修正飛行路徑,逐漸飛近火星,在近火點(diǎn)實(shí)施制動(dòng),被火星捕獲,成為火星的人造衛(wèi)星。

網(wǎng)紅·火星

為什么要去火星?

從科學(xué)研究上考慮,在太陽(yáng)系八大行星中,火星是最“像”地球的那一個(gè),環(huán)境與地球最為相似。兩者幾乎都形成于約45億年前,組成結(jié)構(gòu)也大致相同,有核、幔、殼。火星與地球有著相似的自轉(zhuǎn)周期,一個(gè)火星日大約是24小時(shí)39分鐘,而且它還和地球一樣,也有四季更迭。

 

此外,火星的表面溫度大約在零下133攝氏度到零上27攝氏度之間,擁有高山、平原和峽谷等多種地形,在太陽(yáng)系類地行星中,與地球最為接近。還有明確證據(jù)證明,火星上曾經(jīng)存在過(guò)水。

 

通過(guò)探測(cè)火星可獲得豐富的第一手科學(xué)數(shù)據(jù),對(duì)研究太陽(yáng)系起源及演化、生命起源及演化等重大科學(xué)問(wèn)題具有重要意義。

去火星怎么“走”?

地球與火星之間的距離不是一成不變,而是處于不斷變化中,最遠(yuǎn)時(shí)在4億公里以上,最近時(shí)有5500萬(wàn)公里,是地球和月亮距離的140倍,想要靠火箭的動(dòng)力突破這一距離,難度極大。因此,在飛行過(guò)程中,考慮到風(fēng)險(xiǎn)、成本等因素,地球航天器到火星的最佳路線為1925年提出的“霍曼軌道”。我們需要借助地球的公轉(zhuǎn)速度沿著一條連接地球與火星的橢圓形軌道把飛船“甩”到火星——這個(gè)連線就是霍曼軌道。

但是,把飛船“甩”到火星需要合適的時(shí)機(jī)才能實(shí)現(xiàn),這一過(guò)程這樣的時(shí)機(jī)被稱為“發(fā)射窗口”,今年7月下旬至8月上旬是一個(gè)難得的時(shí)間窗口,這樣的機(jī)會(huì)每隔26個(gè)月才有一次。所以這次發(fā)射,就是趕上了這個(gè)“窗口期”。

 

基于現(xiàn)有航天能力,航天器將經(jīng)歷發(fā)射段、地火轉(zhuǎn)移段、火星捕獲段、火星停泊段、離軌著陸段和科學(xué)探測(cè)段六個(gè)階段,飛行約7個(gè)月,最終抵達(dá)火星。

去火星,到底有多難?

非常難!

發(fā)射任務(wù)難。 作為我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù),“天問(wèn)一號(hào)”將通過(guò)一次發(fā)射任務(wù),實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的“環(huán)繞、著陸、巡視”三個(gè)目標(biāo)。這意味著,中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù),不僅要實(shí)現(xiàn)環(huán)繞火星的全球遙感探測(cè),還要突破火星進(jìn)入、下降、著陸、巡視、遠(yuǎn)距離測(cè)控通信等關(guān)鍵技術(shù)。如果做成,這將是全世界首次在一次任務(wù)中完成三個(gè)目標(biāo)。

向上滑動(dòng)圖片

了解“天問(wèn)一號(hào)”任務(wù)目標(biāo)

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  信息傳輸難。 火星最遠(yuǎn)時(shí)距離地球4億公里,是地月距離的1000倍。距離越遠(yuǎn),不僅信號(hào)傳輸時(shí)間越長(zhǎng),更重要的是信號(hào)衰減也越劇烈。遙遠(yuǎn)的火星為地球與探測(cè)器之間的通訊帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。

 

精準(zhǔn)著陸難。 有人曾比喻,讓火星探測(cè)器精準(zhǔn)著陸,相當(dāng)于從巴黎擊出一只高爾夫球落在東京的一個(gè)洞里。目前,人類已對(duì)火星實(shí)施了40余次探測(cè)任務(wù),其中成功率不到一半——這讓這顆紅色星球至今還保有“探測(cè)器墳場(chǎng)”的稱號(hào)。

另外,探測(cè)器還必須經(jīng)歷 一次成功的“剎車” “恐怖七分鐘”

 

火星探測(cè)器從地球飛向火星的過(guò)程中,能夠被火星引力所捕獲形成環(huán)繞軌道的機(jī)會(huì)只有一次。此時(shí)探測(cè)器相對(duì)于火星的速度約為4-5千米/秒。就像兩輛高速行駛的汽車,只有前進(jìn)方向一致、相對(duì)速度為零時(shí),才能并駕齊驅(qū)。因此,探測(cè)器在接近火星后,必須把握住唯一的機(jī)會(huì),利用自身攜帶的推進(jìn)劑點(diǎn)火減速,最終實(shí)現(xiàn)被火星的捕獲。

 

而著陸巡視器在進(jìn)入、下降與著陸過(guò)程中,要在數(shù)分鐘內(nèi)將時(shí)速?gòu)慕?萬(wàn)千米降低到零。這過(guò)程中電磁信號(hào)是完全被屏蔽掉的,要完全依靠著陸器的自身本事,因此也被稱為“恐怖7分鐘”。

 

因此,在火星著陸,可謂“危險(xiǎn)重重”。

從地球到火星

這是一次艱辛的跋涉

也是一次充滿奇跡、 充滿發(fā)現(xiàn)的征程

宇宙浩瀚

擁抱廣袤未知的世界

星光燦爛

開(kāi)啟行星探測(cè)大門

火星,中國(guó)來(lái)了

來(lái)源丨素材據(jù)新華社、人民日?qǐng)?bào)、央視新聞、中國(guó)青年報(bào)、中國(guó)航天科技集團(tuán)微信號(hào)等

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