关键词:图片|探测器|火星|轨道|备注|燃料图片|着陆|天问|备注|8分钟|的是

有关“天问一号”的疑惑和错误观念,都在这儿了

有关“天问一号”的疑惑和错误观念,都在这儿了

今年7月23日中午,在我国首例独立的火星检测每日任务“天问一号”从海南文昌酒泉卫星发,乘坐长征五号遥四火箭弹圆满发送起飞,赶赴火星。

长征五号遥四打火起飞。拍攝:Tea-tia

那样的情况下,想来有关天问一号的科谱是各大网站遮天盖地应接不暇,嗨,此刻讲过细了反倒不太会get到关键,因此本期的总体目标便是尽可能简易地让大伙儿一文掌握有关天问一号的总体状况吧。

一、天问一号包含什么?“绕着巡”三件套

天问一号火星检测每日任务是个家族,包含:围绕器、进到舱和火星车三件套。

天问一号三件套。素材图片来源于:CNSA

围绕器带著降落巡查组合体到达火星周边,进到舱带著火星车进到地球大气层,火星车在火星表层巡查检测。但是,围绕器对火星车的实际意义不仅于“带一程”,它还会继续不断为火星车出示通信无线中继。

一点土腥味平面图,尽力了.jpg

二、从地球上到火星:最短更快到达?想得美!

每二十六个月,地球上会出现一小段阶段非常合适发探测器去火星,实际上,人们六十年火星检测有史以来,绝大部分探测器全是在那样的“火星发送对话框”考虑的。

近期的这一火星发送对话框便是2020年8月~八月,不只是在我国的天问一号,NASA的恒心号火星车,迪拜的希望号都选在这个对话框发送。

很多人判断力上面认为,那样的“机会”独特之处取决于能让探测器更快到达火星,换句话说用最少的時间、以近期的路途到达火星。但正好相反,火星探测器首先选择的是一条更为悠长和遥远的旅途。由于对大部分不载客的探测器而言,道上多花一点时间压根并不是事情,但燃料确是“稀世珍宝”,在火箭弹运输能力一定的状况下,探测器必须耗费的燃料越少,就越能多带点别的有效的物品,例如带大量仪器设备,从而有大量科学研究产出率。

一言以蔽之:又省燃料又路途短又快,不会有的。鱼和熊掌不能兼顾。

有赖“胖五”的运输能力扶持,发送后的天问一号能够一次性得到充足大的速率,能被立即送进地火迁移轨道。

就这样一个围绕太阳光,能和火星轨道交易会的椭圆形轨道

探测器发送和到达时地火相对位置。取材于:NASA

而假如火箭弹运输能力不能让探测器做到充足高的速率得话,探测器就必须先在地球上绕上两圈,再根据自身耗费燃料打火一点一点加快,最后蹭进地火迁移轨道。你看看,火箭弹贴心得话,不但可发更重的探测器,带大量物品,并且还能帮探测器省大量燃料。

地球上停靠轨道转站的典型性意味着:印尼曼加里安号

印尼曼加里安号轨道:先历经地球上停靠轨道的上升,再进到地火迁移轨道。来源于:ISRO

探测器在地火迁移轨道航行一段时间后就能与火星当然“相逢”,中途不用一直耗费燃料,只需在适时开展的几回打火调整轨道时耗费小量燃料就可以。换句话说,在火星发送对话框考虑,从地火迁移轨道奔向火星,它是把握物理学规律性的人类小结出的尽量节约燃料的一条线路,成本则是必须花销较长的時间,飞较长的路程。

探测器经地火迁移轨道与火星“交易会”的平面图,那样的发送机会每二十六个月出現一次。留意三点:1)发送时并并不是地火间距近期的情况下;2)并并不是最省時间或是最短路程;3)它是探测器尽量省燃料的相对路径。来源于:NASA

但是,前边的图中实际上仅仅地火迁移轨道中最省燃料的一种状况——霍曼转移轨道。探测器与火星交汇处时探测器恰好掠过一个半椭圆形,此刻探测器和火星的速度方向圆的切线,入轨和轨道机动性需要的燃料至少。霍曼转移轨道道上一般必须花销6个~11个月。

那你说我愿多用点燃料,想再快一点,路途短一点,能不能?能够。假如探测器在原始环节有高些的速率,进到一个更大的椭圆形轨道,那麼就可以提早与火星交易会,这就是迅速迁移。假如未来大家有载客火星每日任务,那麼燃料对比于人就沒有那麼关键了,大家会更趋向于迅速到达的计划方案。

霍曼转移 vs. 迅速迁移,尺寸沒有按占比。绘图:©haibaraemily

按现阶段发布的信息内容看来,天问一号的地火迁移之行必须走在路上花销约6个半个月左右,于二零二一年二月到达火星周边。

 三、到达火星周边以后干什么?

天问一号方案在一次每日任务中完成“围绕、降落、巡查”三大总体目标,最先必须进行的便是“围绕”。待到二零二一年二月,天问一号在到达火星周边以后必须根据“刹车踏板”降速,被火星吸引力捕捉,进到环火星轨道。

但是,天问一号并不会在入轨以后马上分离出来降落设备,只是和NASA的海盗号每日任务类似,让围绕器先历经一段时间的火星停靠轨道检测,具体调查了降落区以后再释放出来降落设备。能够说成十分慎重了。

天问一号会在火星停靠段对降落区开展进一步调查。取材于:论文参考文献 [1]

历经2-3个月的在轨运作,调节好轨道,确定了降落区情况以后,天问一号围绕器将在二零二一年4月以后释放出来降落巡查组合体。

四、“可怕七分钟”?对,都不对

从进到火星地球大气层,到降落火星表层,探测器必须历经一段艰难险阻出现异常的路途。天问一号的降落巡查组合体也务必亲身经历这一段严苛的磨练。

大家经常把这一段路途变成“可怕七分钟”乃至“身亡七分钟”,但实际上不一定。

对的地区取决于:可怕的确是可怕的。降落全过程不但繁杂艰难险阻,并且因为数据信号延迟时间和屏蔽掉,没法获得地面站的援助,一切必须靠探测器独立进行。目前为止的火星降落每日任务近一半折戟在此。

不一定的地区取决于:不一定是七分钟。

实际上,现阶段的火星降落每日任务绝大部分是到达火星后立即降落的,即便是欧空局的痕量元素汽体轨道器,也是在到达火星后先丢下斯基亚帕雷利着陆器,随后才进到环火星轨道的。这就代表着,这种降落每日任务在进到火星地球大气层的情况下速率更大,降落过程中所需的時间也更短。

典型性的“可怕七分钟”实例洞察号,进到火星地球大气层时速率约5.5 km/s

洞察号降落时钟频率。简体中文版自:[2]

但并并不一定的火星降落每日任务都那样。如果是先降速进到环火星轨道,随后再分离出来降落得话…显而易见,降落每日任务进到地球大气层的速率会减少许多 。以NASA的海盗号每日任务为例子,海盗号是先围绕器进到环火星轨道,对降落区开展了一个多月的调查以后,才适时释放出来的着陆器。在这类状况下,海盗号着陆器进到火星地球大气层的速率是4.6 km/s,比洞察号低了16%。这一段降落全过程花了多长时间呢?大概十分钟 [3]。

海盗号降落时钟频率。来源于:NASA《海盗号任务手册》[3]

那一样选用先围绕器入轨,再适时释放出来着陆设备的天问一号呢?按现阶段发布的时钟频率看来,天问一号着陆巡查组合体进到地球大气层的速率约4.8 km/s,全部着陆全过程大概必须8分钟。

它是天问一号的“可怕八分钟”

来源于:果核

五、着陆在哪儿?

天问一号最开始选了两个候选着陆区,趣味的是也和两船海盗号很像,各自是1区和二区 [1]。

来源于:论文参考文献 [1]

依据天问一号团队近期在《自然·天文》上发布的每日任务详细介绍,现阶段进一步拟订的着陆区是二区[4]——和NASA的洞察号、恒心号每日任务相对性较为近。

但是,实际的着陆区也要直到围绕器具体打听过一番才会最后明确,也要再等等啦!

六、天问一号,要检测哪些?

围绕器带上7种仪器设备,火星探测器带上6种仪器设备。留意,这儿说的全是“科学研究”仪器设备,实际上探测仪还会继续带上众多工程仪器,比如躲避障碍物照相机、监控照相机、惯导系统设备这些。

围绕器仪器设备部位

火星探测器仪器设备部位

火星探测器高约1.85米,重240KG。早已竭尽全力复原了orz。火星探测器是依据今年的会议摘要中图复原的,跟新发布的火星探测器外观设计有一些差别,接下去还会继续依据具体材料健全的。参考文献: [4, 5]

这在其中一些我们在仙女每日任务里就触碰过的“老友”,比如玉兔号和玉兔二号配用的次表面雷达探测,但是玉兔二号的二种頻率雷达探测在尾端和底部,而天问一号火星探测器二种頻率的雷达探测都会前端开发;也是有一些大家沒有见过的新朋友,比如天问一号火星探测器上的成份探测器,这是一个和好奇号有机化学照相机类似的“激光笔”,根据高能激光灼烧来远程控制检测化学物质成份。

还有机会然后分配一期详聊一下每一个仪器设备,要不然本期写多了大家又不看了。

梳理归纳一下,就是以火花室内环境、到表层、到次表面、到内部构造都一网打尽,還是很全方位滴.jpg

火星探测器方案进行约90个火星日的巡查检测;而围绕器则方案进行约一个火花年的环火花科学研究检测。但是在这以前,大家下一个迈入的兴奋時刻還是到达火花和“刹车踏板”降速进到环火花路轨啦。

从地球上到火花,天问一号必须摆脱什么艰难?文章内容戳:以便去火花,天问一号干了什么提前准备?,视頻请戳:

您现阶段机器设备暂不兼容播放视频

总而言之,六个半个月左右后,火花再见了!

论文参考文献

[1] Ye P J, Sun Z Z, Rao W, et al. Mission overview and key technologies of the first Mars probe of China. Sci China Tech Sci, 2017, 60: 649–557, doi: 10.1007/s11431-016-9035-5

[2] What to Expect When InSight Lands on Mars

http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2018/mars-insight-landing-preview.html

[3] NASA |Viking Press Handbook 

https://solarsystem.nasa.gov/missions/viking-1/in-depth/

[4] Wan, W. X., Wang, C., Li, C. L., & Wei, Y. (2020). China’s first mission to Mars. Nature Astronomy, 4(7), 721-721.

[5] 李春来,刘建军,耿言,等. 我国初次火星探测每日任务科学研究总体目标与重力梯度配备[J]. 深空探测学报,2018,5:406-413.

猜你喜欢