天问1号先到火星,美国毅力号却抢先登陆,是我们技术落后吗

中国和美国对火星的探测,完全不是一个级别的。中国还在小心翼翼阶段,美国已经达到豪放阶段。

美国对火星的探测,在50年前就已经开始了,到刚刚在火星上着陆的“毅力号”火星探测器为止,美国一共先后向火星发射了20个探测器。

1964年,美国向火星发射了“水手3号”和“水手4号”探测器,其中“水手3号”未到达火星。

1969年,发射“水手6号”和“水手7号”。

1971年,“水手8号”发射失败,“水手9号”探测器发射成功。

1975年,分别发射“海盗1号”和“海盗2号”。

●“海盗1号”和“海盗2号”是当时最成功的火星探测器,都降落到了火星表面。

1992年,“火星观察者”发射失败。

1996年,向火星发射“火星全球探勘者号”探测器。

同年12月,发射“火星探路者号”,并且在次年7月将人类第1辆火星车送入火星地表。

1998年,“火星气候轨道器”进入火星轨道时失败(工程师搞错了火箭推力单位)。

1999年,“火星极地着陆器”到达火星后失去联系。

2001年,发射“火星奥德赛”探测器。

2003年,发射著名的火星车“勇气号”和“机遇号”。

2005年,发射“火星勘测轨道飞行器”,这是目前环绕火星的轨道飞行器中最大和最先进的。

2011年,发射“好奇号”。

2018年,发射“洞察号”火星探测器。

2020年发射“毅力号”火星车。“毅力号”2021年2月19号到达火星,不经变轨直接进入火星大气层,并成功着陆。

●美国三代火星车比大小。

2021年2月10日,我国的火星探测器“天问1号”被火星引力捕获,并且成功的进入环绕火星轨道。

但是“天问1号”要在环绕火星的轨道上运行3个月,然后再释放火星登陆器。

之所以要经历这么长的时间,首先是因为中国从来没有探测过火星,对火星整个地形不是很熟。

但对美国来讲,这完全就不是一个问题。因为NASA有世界上最精确的火星数字化的地形图。

虽然中国能够从这些地图上得到一些参考,但是具体的着陆地点仍然要我们自己来选择。

而且,由于中国火星车降落火星的方式和美国“毅力号”是不一样的,我们这种降落方式对于地形的要求非常高。

我国火星车的降落方式和嫦娥号登月的降落方式是差不多的,都是由着陆器扛着漫游车降落。

而这整个过程中,减速、降落是制动火箭完成的,制动是摔在地上完成的。

根据牛顿定律,我们知道物体在力的平衡作用下,可以处于静止状态,也可以处于匀速运动状态。

如果火箭发动机的推力正好和着陆器的重量相等,这个时候着陆器可以是悬停,也可以是每秒钟一米的速度下降,也可是每秒钟5米的速度下降。

所以,这个时候只能改变火箭发动机的推力来改变下降速度,调节比较困难。因此用火箭发动机来控制着陆器的降落过程,不能做到很精确。

大家如果观看嫦娥号着陆的视频,就会发现发动机关机以后,着陆器距离地面有一定距离,这个高度着陆器是以自由落体的方式摔在地面上的。所幸火星和月球的引力都比地球要小,还能经得起一摔。

而且,这种着陆方式需要水平的着陆面。

“天问1号”环绕火星三个月时间,最重要的就是在寻找合适的降落地点,这不仅有地形的因素,还和我们希望对火星的探测地点有关。

“毅力号”降落火星的方式就和我们完全不一样。它是由降落器携带悬停在火星地表,然后用卷扬机把火星车吊放下去。

我们知道卷扬机就是电动机,电动机的转速乘以3.14倍转盘直径就是下降的速度,这个速度可以任意控制的,可以控制到每秒钟下降一厘米,也可以控制在每秒钟下降一毫米。

用吊放的方式释放火星车,轻拿轻放不会摔散架,可以释放很重的火星车。

“毅力号”火星探测器重量1025kg,长3米,宽2.7米,高2.2米。我们国家的“天问1号”只有240公斤重。

降落的时候,“毅力号”火星车的4个角各拴着绳子,理论上“毅力号”是可以降落在斜面上的,虽然着陆时也会尽量找平坦的地面。

美国的降落方式对地形的适应性很强,不挑地点,所以“毅力号”到了火星以后就直接降下去了。

这就好像用直升机搭载特战队员,直升机可以悬停在空中,用索降的方式把人员降落在山坡的斜面上。但是这种地点,如果用运输机来空投空降兵就不行。

中国在此之前从来没有火星探测任务,这一次必须保证成功,不然随便找个地方,这样降下去,这个车翻了多没面子。

所以,我们是小心驶得万年船。

火星的降落比月球上的降落要难。

首先是因为火星的引力比月球要大,同时火星还有稀薄的大气。高速度进入火星大气层,会产生摩擦高温。但是接近火星地表的时候速度降下来,稀薄的大气又几乎感觉不到存在。

在火星上减速非常困难,火星车翻车是必须考虑的问题。

美国第1次发射火星车“火星探路者号”,降落在火星上是用了一种任何时候都不会翻车的方式:把火星车包裹在一个三角形的不倒翁气球里面,从高空扔下去的,在火星上弹了好多下。

等到气球弹不动了,然后气球里的气放掉瘪下来,火星车再开出来。

后面的“勇气号”和“机遇号”也是用这种方式扔到火星上去的。

所以这三辆火星车都较小,“火星探路者号”只有十公斤重,“勇气号”和“机遇号”是175公斤。

从“好奇号”火星车才开始改为这种卷扬机吊放方式。

中国这种降落的方式,介于裹在气球里扔下去,和卷扬机吊放之间。

所以中国的火星车质量比“勇气号”和“机遇号”要大,但是比“毅力号”要小。这是可以理解的。

所以我们要在火星轨道上转三个月,然后找一个合适的地点,四平八稳落地。

今后中国发射火星探测器应该会改用吊放的方式,也会很快着陆。

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