下一站:火星!嫦娥五号满载而归,天问一号现在怎么样了?

2020年12月16日9时15分,满载而归的嫦娥五号完成了第2次月地转移轨道修正,在一切正常的情况下继续向着地球前进,按照计划,嫦娥五号将会在内蒙古四子王旗着陆。需要知道的是,嫦娥五号收获的不仅仅是来自月球的样本,还有异常珍贵的经验,这为我们未来的航天事业打下了坚实的基础。

在为嫦娥五号感到欢欣鼓舞的同时,别忘了,我们还有另一个探测器正在茫茫的太空中前进,这个探测器就是天问一号。早在7月23日,天问一号就已经成功地发射升空,而它的目的地正是我们的下一站:火星!

嫦娥五号满载而归,天问一号现在怎么样了?

自从发射成功以来,天问一号已经完成了“中途修正”(3次)、“深空机动”(1次)以及“在轨自检”等重要步骤,除此之外,天问一号还给地球和月球拍摄了“亲密合影”,甚至还玩了一回“自拍”。

(天问一号传回的地月合影)

(天问一号的“自拍照”)

截至12月14日21点,天问一号已经飞行了大约3.6亿公里,与地球的距离已经超过了1亿公里,就目前的情况来看,天问一号一切正常,正在沿着预定的轨道向着火星前进,而现在它与火星的距离已经缩短至只有大约1200公里了。按照计划,天问一号将在2021年2月中旬抵达火星。

看到这里,可能有人会问了,怎么飞了3.6亿公里才飞出1亿公里之外,而剩下的1200万公里又为什么会花这么长的时间?我们不妨来看图说话。

从上图中我们可以看到,天问一号其实是沿着一条椭圆的轨道逐渐向火星接近,而不是想象中的那样径直地飞向火星。

这种轨道操纵被称为“霍曼转移轨道”,从理论上来讲,沿着“霍曼转移轨道”飞行,探测器只需要进行几次短暂的引擎推进,而其余的时间基本上都是无需燃料的自由飞行(有时可能会需要微调),这样就可以大大地降低燃料的消耗量。

抵达火星之后,天问一号如何展开工作?

天问一号的任务包括“绕”(轨道器长期围绕火星运行,采集火星数据)、“落”(着陆器在火星表面降落)、“巡”(巡视器仔细研究火星表面的各种物质)。

在抵达火星之后,天问一号首先会“刹车制动”,进入围绕火星的轨道,但不会立即执行着陆任务,在接下来的时间里,天问一号将环绕着火星运行,并收集火星表面的具体信息,从而确定着陆器的最佳着陆地点和时间窗口,预计这项工作大约需要2个月的时间。

一切准备就绪之后,火星着陆工作就会正式开启,在这个过程中,天问一号将会面临一个严峻的考验——“恐怖7分钟”。

我们都知道,满载而归的嫦娥五号将会采用一种类似“打水漂”的方式进入地球的大气层,在随后的着陆过程中,返回器会利用空气的阻力来进行减速,当速度降低到合适程度之后,再择机打开降落伞,最后平安地降落在地球表面。

但这种方式却不适用于在火星表面着陆,因为相对地球而言,火星大气层的密度连地球的1%都没有,根本就无法有效地为着陆器减速,因此在火星上着陆的时候,必须要使用反推装置。

简单来讲,在进入火星大气层之后,天问一号的着陆器首先会利用空气进行减速,当空气已经无法为其减速时,再打开降落伞继续减速,在速度进一步降低之后,再启动反推装置,凭借强大的反推力逐渐将自己的速度降低,并在距离火星表面几十米的空中悬停,等到其底部的探测仪器确认了着陆地点之后,最后才缓缓地降落在火星表面。

需要注意的是,由于火星与地球距离遥远,通讯信号在两者之间一来一回需要很长的时间,因此在上述过程中,着陆器根本无法得到来自地球的帮助,所有的步骤都需要着陆器自己来完成,这无疑需要非常精准的计算和设计,稍有失误,就可能会前功尽弃。

由于完成整个过程会需要大约7分钟的时间,而在过去的日子里,有不少的火星探测器都在这个过程中失败,因此这段时间就被称为“恐怖7分钟”。

在度过了“恐怖7分钟”之后,天问一号的着陆器将会与火星上空的轨道器取得联系,等到准备工作完成之后,巡视器将从着陆器放出的导轨行驶到火星表面,正式展开工作。

天问一号和嫦娥五号交相辉映,标志着我们在航天领域的巨大进步,相信在不久的将来,我们会在星辰大海中走得更远,也会更加强大,笔者在此衷心祝愿,天问一号和嫦娥五号都能取得圆满的成功。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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