火星，中國來了！“天問一號”升空，這些“硬核”知識講給孩子聽_大陸_國內(nèi)新聞_新聞

火星

中國來了！

7月23日

海南文昌航天發(fā)射場

我國首次火星探測任務(wù)

“天問一號”探測器

由長征五號遙四運(yùn)載火箭發(fā)射升空

并成功送入預(yù)定軌道

中國由此

邁出了行星探測第一步

先戳視頻

隨教育小微感受發(fā)射成功的

激動瞬間

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新秀·“天問一號”

△“天問一號”長這樣↑↑↑

為什么取名叫“天問”？

本次火星探測任務(wù)中的“天問”一詞，出自我國浪漫主義詩人屈原所著《楚辭》中的同名長詩《天問》，表達(dá)了中華民族對真理追求的堅韌與執(zhí)著，體現(xiàn)了對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)新永無止境。

中國行星探測任務(wù)被命名為“天問”系列，首次火星探測任務(wù)則被命名為“天問一號”，后續(xù)行星任務(wù)依次編號。

“天問一號”要問什么？

中國首次火星探測任務(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

> 火星物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為去火星， “天問一號”有多拼？

為了揭開火星的神秘面紗，“天問一號”真的拼了！

“天問一號”火星探測器分為環(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，是目前我國發(fā)射的重量最重的深空探測器。其中，火星探測器搭載了13個有效載荷，火星環(huán)繞器攜帶7臺科學(xué)儀器，火星車將攜帶6臺儀器，將對火星的表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層、磁場等科學(xué)探測，建立起對火星全面而基礎(chǔ)的認(rèn)識。

△“天問一號”著陸器與火星車分離動畫想象圖

它乘坐的長征五號遙四火箭，更是飛出了我國運(yùn)載火箭的最快速度——火箭托舉“天問一號”探測器加速到超過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)行我國首次火星探測任務(wù)的長征五號遙四運(yùn)載火箭。張高翔/攝

它將在地火轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)歷約7個月的飛行，在地面測控系統(tǒng)的支持下，經(jīng)過4次中途修正和1次深空機(jī)動修正飛行路徑，逐漸飛近火星，在近火點(diǎn)實施制動，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，在太陽系八大行星中，火星是最“像”地球的那一個，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?；鹦桥c地球有著相似的自轉(zhuǎn)周期，一個火星日大約是24小時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)存在過水。

通過探測火星可獲得豐富的第一手科學(xué)數(shù)據(jù)，對研究太陽系起源及演化、生命起源及演化等重大科學(xué)問題具有重要意義。

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)時在4億公里以上，最近時有5500萬公里，是地球和月亮距離的140倍，想要靠火箭的動力突破這一距離，難度極大。因此，在飛行過程中，考慮到風(fēng)險、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——這個連線就是霍曼軌道。

但是，把飛船“甩”到火星需要合適的時機(jī)才能實現(xiàn)，這一過程這樣的時機(jī)被稱為“發(fā)射窗口”，今年7月下旬至8月上旬是一個難得的時間窗口，這樣的機(jī)會每隔26個月才有一次。所以這次發(fā)射，就是趕上了這個“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)探測段六個階段，飛行約7個月，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。 作為我國首次火星探測任務(wù)，“天問一號”將通過一次發(fā)射任務(wù)，實現(xiàn)對火星的“環(huán)繞、著陸、巡視”三個目標(biāo)。這意味著，中國首次火星探測任務(wù)，不僅要實現(xiàn)環(huán)繞火星的全球遙感探測，還要突破火星進(jìn)入、下降、著陸、巡視、遠(yuǎn)距離測控通信等關(guān)鍵技術(shù)。如果做成，這將是全世界首次在一次任務(wù)中完成三個目標(biāo)。

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了解“天問一號”任務(wù)目標(biāo)

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

精準(zhǔn)著陸難。 有人曾比喻，讓火星探測器精準(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洞里。目前，人類已對火星實施了40余次探測任務(wù)，其中成功率不到一半——這讓這顆紅色星球至今還保有“探測器墳場”的稱號。

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

火星探測器從地球飛向火星的過程中，能夠被火星引力所捕獲形成環(huán)繞軌道的機(jī)會只有一次。此時探測器相對于火星的速度約為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、相對速度為零時，才能并駕齊驅(qū)。因此，探測器在接近火星后，必須把握住唯一的機(jī)會，利用自身攜帶的推進(jìn)劑點(diǎn)火減速，最終實現(xiàn)被火星的捕獲。

而著陸巡視器在進(jìn)入、下降與著陸過程中，要在數(shù)分鐘內(nèi)將時速從近2萬千米降低到零。這過程中電磁信號是完全被屏蔽掉的，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“危險重重”。