牛瞭!中國火星采樣將比美國提前兩年返回地球,NASA被打臉瞭

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2020年7月23日,天問一號成功發射。相信在歷史上,2020年將是一個相當激動人心的年份,這一年雖然受到疫情的影響,但是包括中國在內的許多國傢都趁著發射窗口的打開,開啟瞭探索火星的元年。

世界上探索火星技術最先進的國傢是哪個?很多人都會毫不猶豫地回答美國。畢竟從美蘇冷戰開始,美國和蘇聯就明裡暗裡地開始瞭太空的軍備競賽。在人類歷史上,發射到火星的探測器有三分之二都失敗瞭,隻有少數的幾個探測器真正到達過火星,而能實現軟著陸並開展探測工作的,更是少之又少瞭。

美國是世界上第一個將火星車降落在火星表面的國傢,中國是第二個。1997年,美國的第一個火星探路者“索傑納”到達瞭火星;2004年,大名鼎鼎的雙胞胎“勇氣號”和“機遇號”再次登上火星;2012年,“好奇號”成功著陸火星的地表。從火星的探測歷史和經驗來看,美國的技術應該是遙遙領先的。

此時,振奮的消息傳來。中國的火星樣本計劃任務將在2031年7月完成,這將比美國計劃還早瞭兩年!2022年3月21日,美國NASA宣佈,由於在火星采樣返回的計劃風險太大,原先任務完成期限推遲到瞭2033年。

如何讓樣本從火星回到地球呢?

我們從嫦娥五號在月球取樣的流程其實就能窺探一二。嫦娥五號回收樣本經歷瞭以下過程:發射入軌階段、地月轉移階段、近月制動階段、環月飛行階段、著陸下降階段、月面工作階段、月面上升階段、交會對接與樣品轉移階段、環月等待階段、月地轉移階段和再入回收階段。

而火星取樣的流程,其實是非常相似的,隻是將嫦娥五號拆成瞭兩個組合,軌返組合體和著上組合體。這也是為什麼需要發射兩顆火星探測器的原因瞭。其中一顆主要負責降落在火星,並且將樣本送入到火星的軌道;而另一個探測器則主要是等待與樣本艙在軌道對接,然後通過返回艙回到地球。

那又會有同學發問瞭,為什麼我們不直接采用嫦娥五號那一套,還要把它拆成兩個組合呢?

其實,最核心的問題就在於,火星實在是比月球遠太多瞭。最近的距離也有5500萬千米,最遠的時候更是超過瞭4億千米,一枚火箭的運載能力顯然是不夠的,而且在火星上采集樣本的難度可比在月球上大多瞭。比如,要從火星運送樣本出來需要穿過大氣層,而月球是沒有大氣層的。因此,此次火星采樣返回時需要攜帶的燃料將是非常史無前例的多的。

美國為何會被輕易反超?

美國在火星探測的科學技術上潛心研究瞭這麼多年,為何輕易就被我們反超瞭呢?首先我們來看看美國采用的技術。

NASA-ESA項目很復雜, 由四個部分組成,樣本收集任務、樣本檢索任務、樣本發射任務、返回任務。NASA的樣本收集任務主要是由毅力號來完成的,它在過去工作的一年半中,在火星上收集瞭大量的土壤和巖石樣本,這些樣本會被放置到樣本管當中。

之後,將會有另一臺火星車從毅力號上取得樣品,然後將樣品運送到著陸器上,最後再發射。預計會有一枚3米長的固體二級火箭發射到空中,然後與軌道上的飛行器對接,再開始返回任務。

結果沒想到,NASA的科學傢突然發現樣本檢索和樣本發射任務中的兩個探測器從未結合在一起測試發射的情況。過去完全沒嘗試過,很可能火星樣本根本無法穿越火星的大氣層。於是NASA和ESA就隻能無奈把取樣時間推遲瞭。

意義有多重大?

如果中國人率先將火星的土壤和巖石樣本帶回地球,並且領先美國兩年,這個意義將會是非常巨大的。一旦擁有瞭最新的研究成本,未來中國在火星研究上將大放異彩,中國人在火星的研究上也將是最先進的。

這一招彎道超車,著實看驚瞭我。向所有的科學傢致敬!

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  • 本文由 发表于 2022年6月28日
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