为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?( 二 )


着陆可以通过着陆器或者巡视器来完成 , 两者的主要区别就是着陆器不能动 , 而巡视器可以自由移动 。 我们熟悉的嫦娥三号着陆器+玉兔号月球车 , 嫦娥四号+玉兔二号月球车 , 就是着陆器+巡视器组合 。
为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?
本文插图
2019年1月11日 , 嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车两器互拍 。 来源:中国探月工程
也就是说 , 着陆器只可以完成着陆 , 而巡视器则可以完成着陆+巡视两项任务 。
而本次天问一号则将通过一个着陆巡视组合体来完成着陆和巡视两项任务 。 着陆巡视组合体包含进入舱(着陆架)和火星车两部分 , 进入舱负责着陆 , 而火星车负责科学探测 。
为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?
本文插图
着陆巡视组合体的工作过程:着陆火星、分离火星车、火星车开展巡视探测 。 (为啥喷火是蓝色的?不要在意)
为了完成这样高难度的目标 , 我们已经做了许多准备 。
长征五号:终于等到你
想要一次把3个大家伙运上火星 , 首先必须解决的难题就是运输工具——火箭 。 要知道 , 相比于40万公里外的月球 , 火星可遥远得多得多 。
火星和地球都是环绕太阳的行星 , 这意味着 , 两者的距离会不断变化:地球和火星位于太阳两侧时最远距离大约4亿公里 , 而位于太阳同侧最近时也有5460万公里远 。
为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?
本文插图
图源NASA
也就是说 , 即使是火星最近的时候 , 也有月球的150倍远 。
为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?
本文插图
最近时火星和地球的距离相比于地月距离的比例 。 改编自:James O'Donoghue/NASA
不过 , 直线距离的对比 , 对我们理解火箭的发射难度其实并没有直接的意义 , 因为不管是去月球还是去火星 , 探测器都不 是 直 线 飞 过 去 的 , 而是通过火箭的运力把探测器送入一个大椭圆轨道 , 让探测器飞着飞着自然而然和火星“相遇”——这就是传说中的“霍曼转移轨道” 。
为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?
本文插图
从地球到火星的霍曼转移轨道 , 这样的发射窗口每26个月一次 。 凡是跟你们说火星发射窗口是地球和火星距离最近
之所以选择这样的方式飞往火星 , 完全是因为对我们可怜弱小又无助的地球人来说 , 相比于珍贵的火箭燃料 , 时间可以说是极其廉价——为了尽可能节省燃料 , 在路上花上个一年半载根本不是事儿 。
尽管路程不等于直线距离 , 但去往更遥远的火星 , 依然需要我们有更强大的火箭 。
以前年发射嫦娥四号的长征三号乙火箭为例 , 这枚火箭的地月转移轨道运力近4吨 , 把总质量3780公斤的嫦娥四号着陆器+玉兔二号月球车直接送入地月转移轨道已经是极限 。 如果让这枚火箭发射火星探测器 , 换算成地火转移轨道运力就只剩2吨多了——去往火星之于去往月球 , 运输能力打了7折 。
更要命的是 , 相比于只有着陆器和巡视器的嫦娥四号任务 , 需要一次性完成绕落巡使命的天问一号三件套总重约5吨 , 比嫦娥四号两件套还重了1吨 。
也就是说 , 不管是天问一号去往火星 , 还是比嫦娥四号更重的嫦娥五号任务去往月球 , 我们都必须等待运输能力更强大的火箭研制完成 , 那就是——长征五号 。
为了去火星,你知道天问一号有多努力吗?
本文插图
不不 , 不是昨天发的长五B , 那是打近地轨道哒 。 改编自:CNSA