“天问一号”是如何到达火星的?

2024-05-05 04:06

1. “天问一号”是如何到达火星的?


“天问一号”是如何到达火星的?

2. "天问一号"是如何到达火星的,它到底有多厉害?

“天问一号”在成功发射后会进行至少四次的中途轨道修正,帮助探测器能够往火星的方向准确运行。再而,如果成功完成四次轨道修正,那就能够使探测器进入火星的引力圈。继而,探测器就能够在火星引力作用下不断靠近火星,再通过相关技术的调整。最后,“天问一号”火星探测器成功着陆,开始火星探测的任务。

“天问一号”的介绍“天问”是我国行星探测任务的名称,而“天问一号”是探测任务的首次实践。火星探测器“天问一号”在2020年7月23日成功发射后,一直都处于正常运行的状态,并且能够向地面反馈探测器记录的地月拍摄照片。2020年8月2日,“天问一号”成功完成了第一次轨道修正,这是一次巨大的成功,也是对参与任务的技术人员打了一剂强心针。在探测器稳定运行的前提,“天问一号”可以2021年5月着陆于人类好奇已久的火星上,为人类了解火星提供更多的信息。

“天问一号”的意义相较于月球,火星离地球更加遥远。如果希望探索火星,人类设计的火箭需要更加强大的推力。除此之外,还要面临飞行时间长的巨大挑战,其间探测器与地面的通信也难以保障。这都使得人类探测火星的过程极为艰难,在世界各国的努力下火星探测器成功完成任务或是部分完成任务的探测器仅占百分之五十左右。

“天问一号”是我国自主设计和研发的火星探测器,它集结了我国航天技术卓越人员的智慧。今年正好是火星探测活动的空窗期,即地球自转与火星自转处于相适应的状态,能够为探测器成功发射、有序运行和着陆火星提供有利的条件。“天问一号”将按照科学家设计的转移轨道进行运行,这是中国人独立思考出来的运行轨道。“天问一号”的重大意义在于是中国探测火星的重要尝试,其中运用了许多高新技术,也经过许多精密的计算。在“天问一号”成功完成第一次轨道修正后,已经意味着探测器完成了部分任务,是中国航天行星探测重大成功,使中国成为太空探索的领导者之一。

3. 中国首次火星探测:“天问一号”如何到达火星?它到底有多厉害?

再过几天中国的第一枚火星探测器“天问一号”就将踏上火星的征程,它将开启多个第一,其中最引人瞩目的任务是第一次进入火星轨道就直接登陆火星,这是以往任何一个国家或者组织都没有尝试过的任务!“天问一号”如何登陆火星,它将经历如何的过程,将展开怎样的任务,且听种花家一一道来!

中国的第一个火星探测器
其实“天问一号”并不是中国的第一个探测器,真正的第一应该颁给出师未捷身先死的“萤火一号”,这是中国首次与欧洲和俄罗斯展开的国际深空合作计划,中国将按俄罗斯“福布斯-土壤”号的空间,开发一个“萤火一号”的探测器,搭便车前往火星!

2011年11月8日,天顶-2SB运载火箭搭载着俄罗斯的“福布斯-土壤”以及中国的“萤火一号”,在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场第45号工地第一发射台成功发射升空,原计划将于2012年9月到达火星轨道并释放萤火一号绕轨飞行,而主探测器则计划在火卫一南纬5°至北纬5°、西经230°至235°的区域内软着陆,采样后返回地球,在哈萨克斯坦境内着陆!

但“福布斯-土壤”号在脱离助推器,成功进行第一次变轨后打算第二次变轨前定向系统发生故障,变轨失败,原因是芯片遭受辐射损坏崩溃,剩余燃料理论上可以完成任务但难度极高,之后尝试变轨多处,但最后轨道衰减,于2012年1月15日坠入太平洋,中国第一次火星探测魂断蓝天!

天问一号和它的任务们
2016年1月11日,中国国家航天局立项火星探测,计划将使用长征系列火箭作为运载火箭,嫦娥一号总设计师,中国科学院院士建议中国第一次火星探测即完成绕、落等两项探测任务,这是以往没有任何一个国家在一次任务中同时完成这两项关键任务的,因此此次火星探测颇引人关注。

天问一号飞行状态

天问一号分为轨道器、着陆器和巡视器组成,总重量约5吨,轨道器质量为3.175吨,巡视器则为240千克,尺寸:2.0 m × 1.65 m × 0.8 m,和一辆高尔夫球车差不多。分别完成火星探测和着陆巡视,将对火星土壤环境以及大气和水的分布与探测、火星生命的寻找,另外也将探测火星磁场与甲烷等与生命相关的关键信息。另外环绕火星探测的轨道器也将完成着陆车和地球之间担任中继通信任务。
着陆器于2019年11月14日在河北怀来的地外天体着陆综合试验场完成悬停与避障测试,完美的避开了地面的障碍物,找到了平坦的着陆场,平稳的降落到了“火星”,这是任务中最关键的巡视车第一次亮相!
任务名称来历
2020年4月份,在第五个“中国航天日”启动仪式上,中国正式发布了火星探测任务名称,“天问一号”即来源于此,按照计划探测器将于7月至8月间择机发射,一次任务完成绕、落、巡三项任务!

火星在地球轨道外侧,最近距离大约5500万千米,由于两者公转速度差异,因此每隔26个月会接近一次,此时叫做火星冲日,2020又是一次火星冲日年,时间是2020年10月13日,最近距离是0.4192天文单位,大约6000万千米左右(最近的距离是大冲,要到2035年9月11日)!

探测器如何进入火星轨道?
从理论上看,向火星发射探测器并没有时间限制,但由于人类的火箭技术约束,发射探测器只能在火星冲日大约数月前发射,然后通过一个霍曼转移轨道,在轨道的顶点够着火星,然后减速进入火星轨道成为火星的一颗卫星!

从地球向火星发射探测器有几个难关,从地球出发的霍曼转移轨道变轨成功,这是第一步,减速进入火星轨道这是第二步,从火星轨道穿过火星着陆这是第三步!“萤火一号”搭载在俄罗斯探测器上就是第一步失败!

而美国早期都是掠火探测,也就是探测器从火星掠过,未做入轨尝试,早期控制技术不够成熟,在后期则都以入轨为目标,美国1992年9月25发射的的火星观察者号点火减速时失去联系,入轨失败。九十年代多个火星探测器都以失败告终,包括日本的希望号探测器、美国的火星气候轨道器、火星极地登陆者和深空2号!

“天问一号”将用7个多月到达火星,预计到明年2月11日至2月24日探测器就将进入火星环绕轨道,然后在这个轨道上对着陆区域进行详细探测,彻底了解着陆区周围的地形,挑选可以作为降落区域的位置与备用区域,伺机登陆火星!

探测器如何登陆火星?
探测器在选择好登陆场地后,它将与轨道器分离,在远离着陆点数百千米外的轨道上即开始减速向着陆点进发并且逐渐降低高度,通过早期的火箭制动和进入大气层后的大气制动,速度逐渐下降到每秒460米左右!

第二阶段则是超音速下开伞,将速度从超音速减速至95米/秒,因为火星大气层非常稀薄,大约只有地球的1%,因此超音速下开伞难度极高,美国的洞察者号使用的也是超音速开伞,反推火箭悬停后机动选址着陆,天问二号的过程几乎一致,当然大家所用的技术差别可就大了!

最后阶段降落伞抛弃,因为空气稀薄无法降到足够速度,再次动力减速,下降到3.6米/秒,在100米高度上悬停,寻找平坦的着陆场地,最后确定位置后移动到着陆场降落!

降落过程和洞察号是类似的
任务内容和展开
火星车到底是不是叫赤兔估计还没有官方宣布,但种花家估计赤兔最有可能入选。我们下面就以赤兔来称呼火星巡视车!软着陆成功后并不会马上释放火星车,而是要观察一下,待了解周围状况后再行释放,关于这点我们已经有两次月球车的释放经验,应该是轻车熟路了!

赤兔的设计寿命是90个火星日,其实和地球差不多(大约92个地球日),不过根据此前美国几辆火星车的超长寿命来看,赤兔估计要在火星上跑好多年,也许到2030年后中国继续发射采样返回的“天问二号”时,赤兔还在欢快的跑呢!

巡视车火星表面工作状态
月球上有快半个月的月夜,火星上一昼夜则和地球差不多,但却可能有沙尘暴,因此火星车也可能有休眠时间,而这个时间就要看沙尘暴持续时间了,而巡视车的能源也主要是太阳能,火星日照比较弱,所以对于任务的执行还是有相当影响的。
赤兔火星车任务概况
火星车搭载了地形地貌的导航相机,还有探测火星土壤结构和水兵的探地雷达和火星表面成分分析测试仪和多光谱相机,以及火星表面磁场探测的探测仪和火星气象测量仪!

如果顺利的话,明年二月份赤兔火星巡视车将预报火星天气!
火星快车长征五号(CZ-5)
7月20-25日,比较有可能则是23日,海南文昌航天发射场101发射工位,长征五号将搭载天问一号飞往火星!大家都称呼长征五号为胖五,足见对长征五号的喜爱与关心,因为它是未来十几年的深空探测的最重要的运载火箭!

2016年11月3日,胖五首发成功发射,但在2017年7月2日的第二次发射起飞后346秒,芯一级的一台YF-77发动机液氧泵发生严重故障,延迟分离,未能入轨,发射708秒后连同载荷一起重返大气层彻底烧毁,发射失败!



2019年12月28日,长征五号遥三运载火箭发射成功,经过数次改进终于发射成功,让全国人民动松了一口气,胖五终于发射成功,而且今年长征五号乙运载火箭也已经在5月5日完成首飞,胖五系列已经稳定。而未来将有十几项深空任务等待着胖五大显神威呢!

未来的天问二号
天问一号成功以后,火星计划中的绕落回中最关键的火星采样返回计划也将提上日程,二号中除了轨道器和着陆器以及巡视器以外,还有上升器和返回舱,返回器的结构和嫦娥五号中的采样返回任务为基础,将针对火星环境做了一些适应性的调整!
任务预计在2028-2030年执行,同样将在海南文昌发射,第二年将抵达火星,着陆后将火星岩石采样置入上升器,并点火重新返回火星轨道与轨道器对接,并将样品转移到返回舱,然后与上升器分离后轨道器将点火离开火星轨道,直接将轨道调整为火星-地球转移轨道,大约半年后进入地球轨道,然后返回舱与轨道器分离,重返大气层,预计将在内蒙古着陆场降落!

中国首次火星探测:“天问一号”如何到达火星?它到底有多厉害?

4. “天问一号”到达火星需要多长时间,什么时候可以到达?

地球和火星都在围绕太阳公转,地球在第三轨道,火星在第四轨道,地火距离最近的时候是太阳地球火星三者排成一线的时候,此时地火距离0.6亿公里左右,最远是地球和火星别在太阳两边连成一线的时候,此时地火距离4亿公里左右。
在太阳系里,最大的引力源就是太阳,除了在每个行星附近之外,在太阳系的绝大部分空间,太阳的引力都起主导作用。因此,飞船从地球到火星的旅程绝大部分是在太阳的控制下,如果在途中不使用飞船本身引擎获取额外动力,那么根据开普勒第一定律,飞船的轨迹就是一个以太阳为焦点的椭圆。
所以在天问一号到火星的整个行程中,发动机只需要点火两次,一次是在地球,从地球飞向太空的时候,一次是在火星附近,调整飞行轨迹。这样做整个旅程耗费的燃料最少,而且操作最为稳妥高效。

这样的轨道,叫做霍曼转移轨道,这样一条从地球到火星的霍曼转移轨道的路程,长达6亿公里左右,约为从地球到火星最近直线距离的十倍,需要飞行大约260天,即9个月左右的时间。
之所以要这么长时间,是因为飞船相当于从地球无动力的漂到火星,对能量的需求最低。如果愿意消耗更多的燃料的话,投入更大的成本,就可以以更快的速度到达火星。
通过快速转移轨道耗费更多燃料就可以做到,美国2018年发射的洞察号,依靠强大的火箭和最好的时间窗口,只走了4.8亿公里,用了7个月就到达了火星。
不过化学火箭的能力已经接近上限,因此再怎么投入,也很难让飞船从地球飞到火星的时间突破6个月。但是新的推进技术正在发展中,例如离子电推进和核能推进,如果这些技术成熟,飞船到火星行程的时间有望大大缩短。

5. 天问一号什么时候到达火星?

1、专家表示天问一号探测器发射之后,大约需要经过7个月的时间飞行抵达火星,最后在火星降落只有7分钟的时间,也就是说2021年的2月份或者是3月份左右就可以到达火星了。\r\n2、7月23日12时41分,咱们中国的天问一号火星探测器成功发射,火箭飞行约2167秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启了中国火星探测之旅。\r\n3、据了解“天问”的名称源于屈原长诗《天问》,表达了中华民族追求真理的坚韧与执着;体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承;寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。\r\n更多关于天问一号什么时候到达火星,进入:https://m.abcgonglue.com/ask/e714441615764060.html?zd查看更多内容

天问一号什么时候到达火星?

6. 天问一号什么时候到达火星

1、专家表示天问一号探测器发射之后,大约需要经过7个月的时间飞行抵达火星,最后在火星降落只有7分钟的时间,也就是说2021年的2月份或者是3月份左右就可以到达火星了。
2、7月23日12时41分,咱们中国的天问一号火星探测器成功发射,火箭飞行约2167秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启了中国火星探测之旅。
3、据了解“天问”的名称源于屈原长诗《天问》,表达了中华民族追求真理的坚韧与执着;体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承;寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。
更多关于天问一号什么时候到达火星,进入:https://m.abcgonglue.com/ask/e714441615764060.html?zd查看更多内容

7. “天问一号”到达火星需要多长时间,什么时候可以到达?


“天问一号”到达火星需要多长时间,什么时候可以到达?

8. 天问一号多久能够到达火星?

天问一号于2021年2月到达火星。
天问一号于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空,成功进入预定轨道。
天问一号于2021年2月到达火星附近,实施火星捕获。2021年5月择机实施降轨,着陆巡视器与环绕器分离,软着陆火星表面,火星车驶离着陆平台,开展巡视探测等工作。

天问一号环绕火星的历程:
2021年2月24日6时29分,首次火星探测任务天问一号探测器成功实施第三次近火制动,进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道。
2021年3月4日,国家航天局发布3幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图,包括2幅黑白图像和1幅彩色图像。
2021年3月26日,国家航天局发布2幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。图像中火星呈“月牙”状,表面纹理清晰。
以上内容参考 百度百科—天问一号