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主题:天问要问天 -- 心有戚戚

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家园 天问要问天 -- 有补充

7月23日,“天问一号”火星探测器将于文昌航天发射场由长征5遥4号火箭发射升空 。

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此次要一次完成‘绕’(火星人造卫星),‘落’(着陆器),‘游’(火星车)三大任务。

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对火星又看又摸,以解开其红色神秘面纱

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然而,此次并不是以中国的首次火星探测努力。火星古称荧惑,2008年中国第一颗火星探测器以谐音命名为“萤火一号”。因为那时候中国地面测控网的天线发射功率和直径达不到技术要求等原因,方案为搭乘顺风车,装在俄罗斯的福布斯土壤号探测器里面前往火星(萤火一号是下图中编号3的载荷)。2011年11月9日,萤火一号随福布斯升空。但俄方探测器未能成功变轨,2012年1月坠毁于太平洋。

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“天问”名称源于屈原长诗《天问》,表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着,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 。2020年4月,中国行星探测任务被命名为“天问系列”。天问一号是中国行星探测计划的首次任务。

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作者 对本帖的 补充(3)
家园 开启征程

2020年7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器,在中国文昌航天发射场点火升空。点看全图

踏上火星之旅

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发射成功!

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7个月以后(2021年2月)抵达火星。

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家园 天问一号要在太空画个大问号

这个问号就是天问一号先进入火星低倾角轨道再大幅度改变倾角进入极轨的轨迹:

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即下图步骤4中倾角10多度到近90度的机动:

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欧洲火星快车(Mars Express)在2003年底做过类似机动,进入极轨,以找寻丢失的小猎犬2号着陆器(Beagle 2 lander):

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天问一号对火星进行全方位的”望闻问切“(既是轨道器又要释放着陆器),变轨要更复杂。轨道模拟可参考由中国科学技术协会和中国科学院计算机网络信息中心联合出品的"天问一号:中国首次独立的火星之旅(用喀尔巴太空软件模拟)TianWen-1: China's first independent journey to Mars (Kerbal Space Program simulation)“。目前只找到你土鳖上的:https://youtu.be/cibwHSTzRXw

这是其中的截图(这个角度看更像丘比特放箭):

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托超级计算机的福(可能是“天河一号”,兔子就喜欢上入地的干活), 天问一号的轨道计算可谓随心所欲,令人发指。按照发射时间的不同,就计算出42条不同的发射轨道(参考“天问一号”探测器成功发射探火之路要经历什么?”,居然在中央纪委国家监委的网站上)。

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家园 【原创】祝融超能力

祝融火星车登陆星后,将开展为期90个火星日(和地球日差不多)的科学探测任务。祝融将绘制火星地质结构图,调查水冰分布和土壤特征,分析火表物质构成,测量火星气候和电离层,还会探索火星的电磁场。

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导航地形相机是祝融的眼睛,长在桅杆顶部,站得高看得远。和人眼一样,相机左右各一个,可获取三维立体图像。上图桅杆刚刚升起,祝融还两眼低垂。等到眼睛平视,就可将可见光数据通过天问一号轨道器上传到地球上。科研人员可以用来研究周围地形,发出导航指令。将来还可以让普通大众“登临”火星,甚至用VR眼镜身临其境。

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祝融两个眼睛中间还开了“天眼”,以看到肉眼不能看到的光线:多光谱相机。祝融的多光谱相机拥有可见光以外的八个光谱通道,负责筛选火星表层元素,矿物质和岩石种类。

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对感兴趣的矿物岩石,祝融将用“火眼金睛”仔细勘察:激光光谱仪。它可以发射上千千瓦高能激光脉冲,聚焦在0.1平方毫米面积的矿物岩石表面,局部气化物质。对产生的等离子体测量原子光谱,以准确获取物质元素的成分和含量。

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对深入火表的物质和结构,祝融也有办法:次表层雷达。发射的微波可深入地表10至100米,探索火星土壤结构并寻找水冰。如果地下有水,人类将来移民火星的时候,也许可以挖洞穴居。

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火星上气候不仅恶劣而且多变,风沙会对祝融的太阳能板和精密仪器产生危害。为此,祝融自己带了个气象站。其气象观测仪负责测量温度,气压,风速和方向,以检测火星表面的气象。在风紧扯呼的时候,不必硬刚,可以找个地方先窝起来。

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祝融还有一个火星表面磁场探测仪,将和天问1号轨道器上的磁场仪共同探测火星磁场。天问1号轨道器上的磁场仪进行磁场普查,而祝融火星车上的磁场仪进行磁场详查。一般认为,火星也曾经有过全球磁场,以及大气和地表水。然而随着火星金属核的冷却,磁场逐渐消减,才变成现在这样一个荒漠。和地球上全球性的偶极磁场不同,火星上的磁场是零星和碎片化的。没有磁场将太阳风推开,火星大气被逐渐剥夺,水分子也不断流失。地球的运气好些,由于初期和另一颗火星般大小的行星相撞,两个金属核合并,得到了一个“超大”的地核,直至今日还没有冷却。而月球就是那次碰撞的”证据”:月球无核,月岩和地表成分差不多。即便如此,地核有朝一日也终将会冷却,到时会又会成为下一个火星。对火星磁场有更深入的了解不仅对地球的磁场演化打开“穿越”之窗,也有助于将来人类登陆火星作准备(比如在磁场较强的区域,可以得到更多的保护)。而且,人类将有史以来第一次经历可能来临的地磁逆转。 而地磁逆转的发生常常伴随着磁场强度的减弱,当地球磁场减弱到全部磁性的10%左右时,磁场方向将发生约180度的翻转。所以了解火星弱磁场和太阳风的交互作用,可以让人类在地球上未雨绸缪。

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愿祝融这个火神能大火!

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家园 已成功发射,后续期待成功降落火星了!
见前补充 4538591
家园 期待后续着陆

这个难度不知道和月球着陆相比如何。

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家园 美国毅力号火星车下周发射,祝成功

还有之前日本给阿联酋发射的那个,三个探测器你追我赶,预计明年二月几乎同时到达火星,阿联酋那个只是个卫星绕火星飞,美国那个只是个登陆器直接落下去,中国这个先绕着,登陆器落下去可能要再等一两个月。

本来是四个探测器的,欧萌还是一贯的不靠谱。。。

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家园 荧惑难,难于上广寒 -- 有补充

登陆火星难度要比登陆月球高个数量级。主要是火星有大气,但是又稀薄。减速没大用,但是防热气动又不得不考虑。比如超音速开伞(下图中1.66马赫),这种在地球上再入都不需要解决的事情,在火星上就是一个绕不过去的鬼门关。

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从着陆器分离到着陆,是最难熬的7分钟。动作全靠着陆器自动完成,不能出一丝一毫的错误,而地球上的科技人员只能等待结果。相比,嫦娥三号的月面着陆就简单多了,基本上就是火星着陆的最后几步。

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而且在火星着陆之前,还要进行深空测控。中途修正,制动捕获,离轨着陆,以及火星车信号传输,都是科学技术的考验。

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作者 对本帖的 补充(1)
家园 超音速开伞 -- 补充帖

截图:

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动图(图片边缘可见超音速激波):

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外链图片需谨慎,可能会被源头改

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家园 太空竞赛也是大国竞争的一部分

我等吃瓜群众只消欣赏美图

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文昌边上铜鼓岭所摄,而卡角要用飞行器才有此种效果

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垂直上升

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平流层拉烟

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家园 感谢耐心解惑
家园 同期待,给火星车起个名吧

从起飞到着陆,火星车在天问一号肚子里呆9个月,然后破茧而出。现在这个宝宝名字还没有起,这里就抛砖引玉,先叫她“天蚕”吧。但愿这个上了天的蚕宝宝到火星上东游西爬,留下串串小脚印。

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注:而为了增加公众对航天事业的参与感,很多航天项目都会进行征名活动,比如中国火星探测任务的名字“天问”,就是从全球征集而来(比原来暂时起的名字“火星一号”有品多了)。接下来,国家航天局探月与航天工程中心还将联合百度App启动对中国第一辆火星车的全球征名活动,让我们也群策群力。

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家园 这个标题收藏了,押韵又简洁

荧惑难,难于上广寒。

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家园 赞天蚕之名,很贴切!

蚕宝宝虽小,但却是我华夏宝物,为华夏盈得暴利数千年。

火星车蛰伏数月,一朝破茧,在火星上小心探索确实很像蚕宝宝进食的样子,期望她能再立新功,成为新时代的华夏宝贝!

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家园 TW NO.1

钩直饵咸

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家园 唉,都嘲笑军记把万吨大驱拍成百吨小艇

本来壮阔的千吨起飞推力,谁拍得跟钻天猴似的。

家园 太温文尔雅了。还是叫“火龙”吧!
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家园 装傻好可爱
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