关于火星的“恐怖故事”
作为地球的邻居,美丽的火星一直是人类想象中神秘而危险的地方。古往今来,“火星人”的形象从未缺少过活力。它们可以是蠕虫状、水母状、海星状,藏在黑暗的角落里,一个接一个地策划入侵地球。
电影《火星人与地球玩耍》中的火星人
在现实生活中,人类并没有放弃探索火星的旅程。截至2014年底,美国、俄罗斯、欧洲、日本和印度已经向火星发射了42次火星探测器,其中22次任务成功或部分成功。如此高的失败率使得火星被称为“探测器的墓地”或“死亡之星”那么,到底是什么让这些探测器“回去还是不回去”?
探索火星的第一阶段离开了地球。
发射阶段的任务是将火星探测器从地面送入地火转移轨道。这是整个火星探测器的第一步。大约30%的火灾探测失败发生在发射阶段。在火星探索的50年中,许多失败都是由运载火箭的失败引起的。
这些运载火箭故障大多发生在人类火灾探测的早期阶段。其中一个重要原因是当时运载火箭的性能、精度和可靠性不能完全满足要求。
在冷战时期美苏两个超级大国的太空竞赛中,火灾探测计划被仓促推出。特别是,苏联在1960年10月10日至1971年5月的前10次火灾探测任务中失败,其中7次发生在发射阶段。
进入20世纪70年代后,运载火箭技术取得了长足的进步,并日趋成熟。然而,即使如此,仍有因运载火箭末级故障而导致发射失败的重大事故。1996年11月,俄罗斯选择质子火箭发射火星8号探测器,但在进入地球轨道后,由于第四级发动机二次点火失败,坠毁在南太平洋。
质子系列运载火箭成功率87%
探索火星的第二次迷失轨道
要在火星着陆,探测器必须首先切入火星轨道。进入火星轨道的难度相当于从巴黎打高尔夫球,然后掉进东京的一个洞里。
2003年12月,由于技术故障,日本的霍普韦尔火星探测器在太空飞行了5年。在最后一刻,它又失败了。不幸的是,它经过了火星,成为一颗围绕太阳运行的人造行星。
希望:最初我只是想去火星,但我意外地变成了参观太阳系。
那么,如何进入火星轨道呢?首先,我们应该选择合适的切入高度。如果探测器离火星太远,无法被火星的引力捕获,它就会越过火星;如果进入点离火星太近,它可能会撞上火星大气层。
然后是刹车速度的大小和长度,太大或太小,太长或太短都会影响探测器准确进入预定的火星轨道。
探索火星第三次着陆的命运
登陆火星是最危险的,虽然只需要六分钟,但它被称为“六分钟的恐怖”。
火星的大气层比地球的大气层更薄更冷。火星的大气密度比地球小2个数量级,仅相当于地球30公里高度的大气密度。
海盗号探测器捕获的火星
进入火星大气层后,如何保护探测器免受热量影响,降落伞、安全气囊和缓冲火箭能否按照程序工作,这些都是至关重要的,而且必须非常准确。此外,火星上的一块岩石或一阵风可能会破坏最初的计划。
因此,这一阶段也非常关键。因为有许多因素可以导致失败或失败,失败率与发射阶段相似,达到26.8%。
好奇号探测器通过“空中起重机”降落在火星表面
探索火星的第四颗死亡行星
不要以为“六分钟的恐怖”后一切都会好的。火星的表面环境非常复杂,天气条件也很恶劣。如果你不小心,你会失去一切。
火星的表面温度非常低,这就要求探测器有一个高温调节装置。火星的大气密度只有地球的1%,辐射相当严重。火星的表面非常不平坦,布满了坑和岩石,探测器很可能落入一个被柔软的火山灰覆盖的陷阱。火星上的沙尘暴也非常可怕,有时达到地球上12级台风强度的6倍,持续长达一年...只有克服这些难题,我们才能最终在这个星球上生存。
火星表面覆盖着岩石和凹坑。
1971年,苏联成功着陆火星3号,这是世界上第一次软着陆火星。然而,只有20秒的数据在火星表面传输,着陆器在火星沙尘暴中被摧毁。
火星3号探测器
尽管经过许多艰难困苦,只有一部分探测器能够探索火星,但近几十年来,人类通过不懈努力取得了重要进展。
事实上,每一次探索任务,无论成功与否,都会带来技术创新:火星探路者、勇气号和机遇号采用的气囊着陆减震技术;基于支撑缓冲的凤凰着陆系统:好奇号等使用的空中起重机着陆技术。
带支架缓冲器的凤凰着陆系统
每一项创新不仅对其自身任务的成功起着至关重要的作用,而且还促进了深空探测技术的进步,为未来载人火星探测和其他星际探测任务奠定了坚实的基础。
进入21世纪以来,美国六次重大火星探测任务的成功和欧空局火星快车轨道器的成功标志着火星探测技术的成熟。人类已经初步掌握了火星在轨探测、机器人表面定点探测和巡逻探测,并取得了丰硕的科学成果。也许用不了多久,人类就能像电影《火星救援》中的马特·达蒙那样在火星上种植土豆了。
电影“火星救援”中的火星土豆基地(失落的火星的“恐怖故事”)
参考资料/《火星探测之旅》和《国际空间》2015年第08期《国外行星探测附件发展概述》