迄今为止,只有中国和美国成功在火星表面软着陆,并下放火星车!前苏联俄罗斯总计20次火星探测任务,大部分失败,在火星软着陆方面更是无一圆满成功,或者说“全军覆灭”。欧洲开展2次火星探测任务也均没有成功实现火星软着陆。可想而知,火星探测的难度有多大!
前苏联发射的“火星3号”探测器软着陆火星表面仅20秒就失去联系
那么火星软着陆难在什么地方呢?
主要有这几点:1、着陆全程无法人工干预且任务开始以后就无法暂停。2、科学家无法在地球完全模拟火星大气温度、湿度、密度,难以确定软着陆过程的各项减速参数。3、软着陆过程中的“恐怖9分钟”着陆器会遇到什么样的问题难以估计,例如姿态错误、设备和传感器因震动失灵,降落伞无法以正确姿态打开等等。
除了软着陆很难以外,向火星轨道发射探测本身也是高难度技术。
想要做到这点,必须攻克以下4大项关键技术:1、高精度深空探测技术,必须建立强大的测控网,覆盖距离地球4亿公里以上的太空。2、探测器必须能够感知并向测控中心发送实时空间环境信息,以便测控中心可以及时消除飞行轨道误差。3、地火距离时刻处于变化之中,通讯延迟时间也时刻处于变化之中,必须能够精准算出减速指令下达时间,以便探测器可以及时减速至被火星引力捕获,成功进入环火轨道。4、火星探测器本身携带的姿态控制发动机和主发动机必须足够可靠且能够精准控制。
上述每一大项技术难度都非常高,即便是美国也花费了几十年的时间才全部攻克。
除了上述困难,“天问一号”因自重太大,必须用运力足够大的运载火箭发射才行。目前我国也只有成功首飞没几年的长征五号能够满足要求。放眼全世界也只有美国、我国和俄罗斯有能力提供运力足够大的运载火箭来发射“天问一号”这种吨位的火星探测器。
我国的“天问一号”火星探测器
那么,“天问一号”火星探测器任务取得圆满成功有什么重大意义呢?
主要有这几点:1、本次火星探测任务取得圆满成功意味着我国深空探测技术已经超越除美国之外的其他国家和经济体!2、标志着我国已经彻底攻克行星软着陆技术,今后想要在引力不超过地球的星球表面软着陆已经不存在任何技术问题!3、标志着我国“火星表面无人采样返回”所有关键技术均已经被攻克,下一步只要肯砸钱就能实现“火星无人表面采样返回”!
对于第3点或许有人有疑惑,这里就特别说明原因。去年我国的嫦娥五号就成功实现“月球背面无人采样返回”,这已经标志着我国已经取得“无大气层行星表面无人采样技术”、“无大气层行星表面着陆技术”和“行星表面无依托发射技术”。再加上本次火星探测任务验证的“火星表面软着陆技术”,我国已经攻克了“无大气层”和“有大气层”行星表面软着陆和“无人采样返回技术”。今后不管探测目标行星表面有没有大气层,我国都有能力实现“无人采样返回”!
虽然此次任务成就十分突出,意义十分重大,但是和美国比起来,我国的深空探测技术仍然有不小差距!
不管是深空探测次数和探测成果数量、质量,美国均处于领先地位。以软着陆火星的巡视器为例,美国从1996年至今,已经成功将5个巡视器送到火星表面!最近一次火星探测任务更是携带了一架能够在火星表面起飞的直升机!此外,美国的火星巡视器设计工作寿命也大幅度领先我国。
美国“毅力号”火星车
当然,这些差距主要是因为美国更早开展火星探测,经验更丰富,并不是我国造不出同等水平的探测器!
当然,本次“天问一号”取得的成就十分辉煌!
此次任务之所以祝融号仅240公斤,主要还是因为本次任务“绕落巡”三步并做一步做,需要配备重达1200公斤的“环绕器”,用于观测火星表面,选取着陆点。由于长征5号执行火星任务的运力不超过5吨,扣除“环绕器”挤占的运力,着陆巡视器的重量只能被限制在3800公斤,导致着“祝融号”火星车重量只有240公斤。然而,就总体技术水平和性能来看,“祝融号”火星已经超过美国在1996年发射的“旅居者号”火星车、2004年发射的“机遇号”和“勇气号”火星车。仅落后美国于2012年发射的“好奇号”火星车和2020年发射的“毅力号”火星车,这成就十分了不起!
工作时间最长的美国“机遇号”火星车
据报道,天问一号的轨道器携带了7台科学仪器,包括两台相机,通过它们的高分辨率拍摄,祝融号火星车能找到最安全的登陆点;还有火星次表层探测雷达、矿物学光谱仪,这两样明显是为了研究火星地质构造,对研究地下水有很大帮助;此外还有磁力仪、离子和中性粒子分析仪、高能粒子分析仪,可以说是十分齐全。
“祝融号”火星车则携带了6台设备,包括次表层探测雷达,用于勘测更深的火星地下状况,寻找可能存在的地下水冰;还有光谱相机和地形相机,以及研究火星磁场、大气和地表物质的设备。“天问一号”探测器的成功发射和任务的圆满成功直接追平美国耗时几十年才取得的成果!
“祝融号”火星车
此次任务成功以后,如果不计成本,我国也有能力在短期内基于“祝融号”火星车改进升级,加装大量其他设备,不再配备轨道器,将火星车的总体技术水准和功能提升至美国最先进水平。
意大利行星科学家Roberto Orosei对此评价非常高:中国只用一次任务,就完成了美国几十年的探测目标。在此给中国航天全体成员点赞!祝福中国航天顺风顺水,更上一层楼! |