今年首個火星探測器成功發射,探索火星失敗率為什麼這麼高

今年首個火星探測器成功發射,探索火星失敗率為什麼這麼高

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據報道,在北京時間2020年7月20日5時58分,在日本鹿兒島縣種子島宇宙中心,阿聯酋的“希望”號火星探測器由日本的H-2A運載火箭成功發射升空,這是今年發射升空的首個火星探測器,這也是阿拉伯世界的第一次星際飛行任務,所以備受很多人的關注。

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阿聯酋火星之旅是怎麼實現的

説到阿聯酋,我們都知道這是一個很富裕的國家,但是他們在航天方面的發展相對滯後,在2014年7月16日,阿聯酋國家航天局才成立,從時間來看,該航天局成立僅滿6年時間。成立時間這麼短,航天發展相對滯後,他們是怎麼實現火星探測任務的呢?其實,早在2014年7月,他們就已經宣佈要實施火星探測任務,也就是與航天局成立時間是差不多的,一開始,他們就已經將目光投向5500萬公里外的火星,並計劃在2117年在火星上面打造火星城市。可以説,他們雖然起步晚,但是起點也是很高。

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不過,由於航天實力相對薄弱,所以首個希望號火星探測器的成功發射,離不開日本和美國的幫助。首先,這個探測器是阿聯酋和美國聯合研製的,其次,在這一次發射任務中,探測器由日本的H-IIA火箭發射升空。除此之外,由於探測器飛往火星之旅很遙遠,信號會隨着距離的增加而嚴重衰減,所以需要有強大的深空測控能力才能與探測器實現通訊。而阿聯酋並不具備這方面的能力,所以美國的深空網(DSN)為阿聯酋的火星探測器提供了測控和信號回傳等方面的幫助。

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探索火星為什麼這麼難

雖然我們人類探索火星已經有長達數十年的歷史,但是整體的成功率較低,不足一半,也就是,我們所發射的火星探測器,大部分都以失敗告終。為什麼探索火星這麼難呢?

探索火星難度,其實有很多,其中一個是因為火星與我們地球的距離比較遠,最近超過5500萬公里,最遠更是可以達到4億公里。由於距離遠,所以我們的探測器在前往火星的過程中,最先面臨的一個問題,可能就是如何擺脱地球引力,進入火星軌道了。為了擺脱地球引力的束縛,我們的探測器需要達到或者超過地球的逃逸速度(11.2公里每秒),這就需要我們的運載火箭的推力足夠大。如果火箭的推力不足,可能就需要探測器額外消耗燃料來加速,這個過程不僅需要消耗燃料縮短探測器的壽命,還會花費更長的飛行時間。這一個情況,其實在2019年印度登月的過程中就遇到了,當時月船2號探測器就是在地球軌道飛行了近一個月,經過不斷加速以後才到達月球軌道。

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即使探測器成功發射升空,獲得足夠的飛行速度,正式開啓了“奔火”之旅,在飛行過程中,面臨的問題也是非常多的,因為在飛行過程中,探測器可能需要根據實際情況而調整軌道,隨着探測器與地球越來越遠,通訊延遲也越來越長,所以有很高的要求。特別是當探測器達到火星軌道附近時,如果探測器飛得過快或者過慢,都可能會與火星擦肩而過。一旦沒有被火星引力捕獲成為環繞火星的軌道探測器,意味着這個探測器就徹底錯過了火星。

在我們以往的探索火星曆程中,我們不僅僅發射了火星軌道探測器,還將火星車送上火星表面,而着陸器降落到火星表面的過程,是整個火星探索任務中最難的。因為着陸器在着陸階段,需要將速度從2萬公里每小時降到0,這個過程大約持續7分鐘。由於地球與火星的通訊延遲問題,所以我們沒法在地面實時操控探測器實現軟着陸,因此完全是靠着陸器自主實現,稍有差池,探測器可能就會“硬着陸”了。所以,探索火星的失敗率是比較高的。

火星荒涼,為什麼探索火星

現在火星探測器發射升空到來,阿聯酋首個火星探測器“希望”號已經發射升空,在接下來還會有2個探測器擇機發射升空,為什麼我們熱衷於探索火星呢?前文提到,阿聯酋有計劃在2117年打造火星城市,而打造火星城市,其實就是為了我們人類未來移民火星做準備。當前,不僅僅是阿聯酋有打造火星城市的想法,其他的很多航天機構都已經有載人登陸火星的計劃,甚至有火星移民的計劃。或許在未來,我們看到載人飛船前往火星可能會成為一個常態化的情況。

當前探索火星,一方面其實是為了研究火星的宜居性,另一方面是為了研究火星的環境演化歷程。此前的研究表明,在數十億年前的火星環境比較優越,曾經存在液態水,甚至可能曾經存在生命。但是在幾十億年前,火星的環境發生了巨大的變化,液態水消失了,最後變成了現在荒涼的景象。我們研究火星,希望能夠找到火星的演化機制,為研究地球的未來提供一些參考的意義。畢竟,我們地球的環境也不是一成不變,地球未來會變成什麼樣子,是否可能會變成火星,確實是值得我們研究,因為這個可能會關乎我們人類的未來。

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