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飞向火星的“恐惧7分钟”到底是怎么回事?

发射飞船上火星的难度远比月球要难得多,“恐惧7分钟”就源于此,这就像多年寒窗苦读,走上了考场,能否过独木桥全赖这7分钟,家长是两眼一抹黑,只能等候终究的成果。登月与登火星谁更难?1969年,人类成功在…

发射飞船上火星的难度远比月球要难得多,“恐惧7分钟”就源于此,这就像多年寒窗苦读,走上了考场,能否过独木桥全赖这7分钟,家长是两眼一抹黑,只能等候终究的成果。

登月与登火星谁更难?

1969年,人类成功在月球上插上了旗子,拿回来了“土”特产。很多人质疑,以为技能难度太高。究竟是在质疑人类其时的科技水平,仍是吃瓜大众就喜爱阴谋论呢?

咱们是科技水平,为什么没人质疑火星使命呢。同一时期人类也向火星迈出了脚步,1962年前苏联,1964年美国水手四号勘探器等等很多火星使命,有爱好的去查查材料。

到天问一号发射前中止,人类现已发射了45个火星使命。第一次是1960年,前苏联,最终一次是美国宇航局的“洞悉号”,于2018年11月26日在极乐空间基地着陆。在这45次使命中,19次成功,26次失利,屡次失利都是由于着陆器“姿态”不对,“摔”在了火星上,在火星上软着陆并不是一件简略的事。

地球和火星的间隔最近时只要5500万公里,可是去往火星并非像扔飞镖从A到B墙上的10环,那么简略,你能够简略理解为扔了个“回旋镖”。由于不同轨迹之间运动的杂乱状况,在抵达火星游览间隔会成倍添加。

火星和地球在太空中都不是静寂的,而是以不同的速度环绕太阳运转,火星就像一个旋搬运动的靶心。这意味着要抵达火星,有必要遵从椭圆轨迹,履行从地球到火星轨迹的转化。这个巨大的椭圆轨迹,在技能上被称为霍曼搬运轨迹,咱们刚发射的天问一号走的也是这条轨迹。

移动的靶心要打提前量。在这种空间追逐中,宇宙飞船逐步缩短了它与火星的间隔,一起宇宙飞船和火星都持续绕太阳运转。这种轨迹有点像怕越位的足球队员望着足球传出的轨迹,然后追着球,看能否球落地,人抵达,然后抬脚把球完好无缺地接住,而不是射门。当然传球能够直线,抛线,球员能够用头、脚、胸等操控,而火星不是人,飞船需求轨迹核算,触摸姿态等一系列杂乱的问题。

由于不能直线抵达,因而火星的飞行就需求按着轨迹“绕道”而行,间隔从大约5500万公里,提升到超越4.5亿公里,咱们挑选运用地球的“引力弹弓”效应,燃料能够节约,但间隔还需求添加,间隔意味着推迟。

无线电从地球向火星发送一个指令均匀需求12.5分钟,而接纳回来信号需求相同的时刻,因而从地球上实时遥控勘探器下降到火星外表是底子不或许的,整个进程有必要主动化。因而,没有机载核算机的协助,就不或许完结主动操控下降。机载核算机要能够依据实时状况处理杂乱的操作,而估计的操作有必要与实际状况彻底匹配。很多人说登月的时分电脑仍是晶体管,但却没有人意识到好歹阿波罗飞船上还坐三个人呀,并且月球上没有“风”!

从这儿看,登月实际上要比火星登月简略得多,就像某斯拉,你人睡在车上,让它从北京主动驾驭到上海,究竟能不能到你并不知道。而咱们是从北京到河北,还有人在驾驭位子上看着,随时预备介入,大概率是能到的。

恐惧7分钟

由于咱们在地球上无法介入,从进入火星大气层到着陆之间的这段时刻就被戏称为“恐惧7分钟”别看这短短七分钟,关于那些在地球上等候火星信号的人来说,数年的规划、数亿的出资以及整个作业的成功或失利都取决于这每一分每一秒,核算机的每一条指令,代码中的每一个字符。

第一个风险是进入大气层,这个进程有必要要有适宜的倾角,大约是12度。此刻,前面的隔热板需求具有两个基本功能:

1.吸收飞船的大部分动能,由于大气冲突能够使飞船在两分钟内从20000公里/小时减到1600公里/小时左右;

2.维护飞船上的精密仪器和电子元件不受冲突发生的热量的影响,热量很简略超越1000摄氏度。

随后,在间隔地上约9-10公里的当地,下一步减速的使命交给下降伞。火星的大气比地球的淡薄得多,下降伞的效果也是有限的。单单依托它,一切的东西落在火星上只能是一堆“渣”。

大气层中尽管不能借冲突力踩刹车,但咱们能够反向加快。因而,勘探器有必要装备反向火箭,从间隔地上2公里处开端作业。听着很简略,除了速度,你留意“脸先,仍是P股先”着地了吗?上一年印度登月的20多公斤的“遥控小轿车”便是由于“姿态不对”落地摔了个破坏。因而,在此之前咱们还需求一些列的操作:

翻开下降伞;

前挡热板的开释;

翻开后护罩和下降伞;

测高仪开端作业以丈量离地上间隔的改变

图:猎奇号从进入大气层到软着陆火星外表这段“恐惧的七分钟”期间有必要履行一系列杂乱的主动操作

当反向火箭中止下降直到挨近零的速度时,着陆器和勘探车会以自由落体的方法完结最终几米。当然软着陆并不能硬碰硬,所以咱们还需求气囊。在第一次与地上触摸后的一系列弹回中,安全气囊吸收了大部分与地上奇形怪状时的动能。

图:探路者号运用的安全气囊。

与此一起,隔热板、下降伞、火箭需求保证脱离时能够和勘探器坚持间隔,以保证掉落到地上的各种碎片不会搅扰安全气囊的弹跳。谁也不想“遥控轿车”好不简略着地了,然后被下降伞盖住了,逛逛轮子还被缠住了,走都走不出去。当勘探器着陆了,维护壳翻开了,它才会向地球宣布“我到家了”的指令,标明着陆成功了。

但是,从时刻的尺度上看火星外表下降究竟有多难?这件事所需的技能在40年前,核算机的处理才能比今日的要低得多时就成功过。但是成功的背面还有一半的失利,天问一号能否走过这“恐惧7分钟”,是我国勘探火星的要害。

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