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挺过“恐怖9分钟”,火星,中国祝融来啦!

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新民周刊 2021-05-15 20:13

太空的中国精彩,正纷至沓来。

撰稿 | 菲尼克斯

成功!北京时间今天(15日)7时18分,我国首部火星车“祝融号”着陆于火星乌托邦平原。这让中国成为第三个在火星成功着陆的国家,实现了从地月系到行星际的跨越,国人自“天问一号”启程以来将近10个月的期盼成为现实。

“恐怖时间”比预期的长?

火星上首次有了中国人的印迹,要做到这点其实非常困难。火星素有“探测器坟场”之称,之前各国发射的火星探测器有一半左右都登陆失败。祝融号进入火星大气层到着陆之前的这段时间,要面临摩擦高温、复杂地形、平稳制动等多重考验。而由于距地球太远,通信至少有十几分钟的延时,这个过程不可能靠远程控制,只能由探测器自主进行,地球上的人们能做的只有等待。

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祝融号着陆火星模拟动画。图源:中国航天科技集团五院。

在《新民周刊》此前的报道中,专家都把这段时间称为“恐怖7分钟”,而今天祝融号经历的是“恐怖9分钟”的考验,为何时间变长了?原来,7分钟的时间是按探测器进入火星轨道后直接着陆的情况计算的,那时的初速度更大,所需时间更短。天问一号是先“刹车入轨”再择机分离着陆,已经减速,进入火星大气层时的初速度比较低,自然花的时间就更长。

无论多久,祝融号都扛住了!

天问一号的“绕”“落”都已成功完成,接下来就是“巡”了,也就是祝融号离开着陆器的导轨,在火星表面开动起来,进行科学探测。不过,它并不能马上做到这些,还得先充充电。

祝融号依靠太阳能电池帆板产生的电能工作。火星距离太阳更远,那里的太阳能密度仅为地球附近的四成左右,祝融号携带的4片巨大的“蝴蝶形”太阳能电池帆板,能确保足够能量供应,所需要的就是一些时间。

显著影响太阳能收集效率甚至火星车寿命的,还有火星上不时刮起的沙尘暴。祝融号表面的涂层已经赋予了它一定的防沙尘能力,但还无法扛过长时间的强力沙尘暴。

美国“好奇号”探测器于2018年6月拍摄的火星全球性大沙尘暴。图源:NASA

好在,中国航天人已经选好了时机。历史数据显示:祝融号着陆的火星北半球,在当地春夏期间沙尘暴最为低发;特别是从春分到夏至这段时间的中间点开始,一直到再往后的几个月里,人类从未观测到沙尘暴的发生。

当前,火星北半球的春分在2021年2月7日,夏至在2021年8月25日,春分到夏至的中间时间点,就是5月中下旬,也即祝融号着陆的日子。之后的几个月里,它遇上沙尘暴的几率是比较小的。

中国在火星上印出的第一道车辙,人们还要耐心再等等。

祝融号的满满“工作日程”

在火星上迈出第一步后,祝融号就要开始执行科学探测任务,计划要巡视90个火星日。通过携带的各种照相机拍照,是祝融号最核心的科学研究目标之一。例如,导航地形相机可拍摄火星高清广角大图;多光谱相机可以详细分析地形、地貌和地质的具体情况,它获取的岩石土壤光谱数据能帮助科学家研究火星表面演化的历史和未来。

祝融号上的表面成分探测仪中包含微成像相机,能将砂石图像放大到微米级;激光诱导击穿光谱仪能在数米外用激光把岩石成分烧蚀成等离子体,利用有“远程显微镜”之称的短波红外光谱显微成像仪开展分析。

工作状态中的祝融号效果图。图源:国家航天局。

祝融号还携带了两个磁强计,负责探测火星表面的磁场强度。它的探测结果既能让科学家获取火星壳层剩磁的信息,也能与天问一号环绕器携带的磁强计探测结果结合,帮助科学家了解太阳风与火星高层大气、电离层的相互作用。它们也是首个火星表面可移动的磁场探测仪器。

同时,气象探测仪不仅为祝融号自身服务;还能通过长期记录火星的气温、气压、风速、风向等参数,丰富全人类的火星气象数据库,与已经在当地的其他探测器一起,成为“火星气象观测网络”的一员。

祝融号在火星表面工作时,天问一号的环绕器在它上空运行,作为它与地球之间数据传输的中继站。

但环绕器的作用不只这些,它本身也是个综合探测平台,携带了7项仪器。环绕器飞行的椭圆轨道距离火星最近200多公里、最远12000多公里,这些仪器能在多种轨道高度对火星进行整体性、全球性、综合性的研究。环绕器计划在轨对火星全球展开持续1个火星年(约2个地球年)的遥感探测。

天问一号环绕器拍摄的火星图片。图源:国家航天局。

火星大气的电离层是什么状态?周边太阳风等行星际环境如何?火星表面和地下的水冰在哪里?火星的土壤类型怎么样、如何分布?表面矿物和物质成分情况如何?……这些问题,都有可能通过环绕器上仪器获得的数据得到解答。

把视野从数亿公里外拉近一些,中国航天最近大事连连。按照计划,不久之后的5月下旬,中国将发射“天舟二号”货运飞船,与已经在太空运行20多天的空间站“天和”核心舱对接;之后的6月,“神舟十二号”飞船将携带中国航天员进入核心舱……

神舟十二号飞船效果图。图源:国家航天局。

太空的中国精彩,正纷至沓来。

部分参考资料来源:科普中国、果壳

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