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天问计划


  先说渊源,天问的名称来源于中国古代爱国主义诗人屈原的长诗《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,追求科技不断创新永无止境。

  很多人有一种误解,认为天问计划仅仅只是探索火星。

  其实,天问计划本质上是一个探索太阳系行星和小行星带的项目。

  天问一号(代号:Tianwen  1),是由中国航天科技集团公司下属中国空间技术研究院总研制的探测器,负责执行中国第一次自主火星探测任务。

  预计今年7月上旬,将在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空。

  “天问一号”是我国“天问计划”的组成部分。“天问计划”原名郑和计划,是我国的行星探测计划,不光是对火星探测的。目前已经公开并进入实施阶段的有“天问一号”“天问二号”“天问三号”。

  “天问二号”是我国的小行星探测计划。目前该计划已经进入实施阶段,探测器已经在组装,预计今年7月中旬发射。

  “天问二号”探测器发射之后将会对2016ho3号小行星进行伴飞探测并且采样返回。这个计划美国都没做过。”

  “天问三号”是我国的载人登陆火星加采样计划,将于2006年前后开展。这个任务最大的特点就是使用以冷核聚变为动力的空天飞机在人类正式登陆火星的同时完成采样任务返回地球,人类将会第一次获得地外行星的样品。

  别看美国这几十年来发射了那么多探测器,但从来没有采样返回过。本来美国计划与欧洲合作2008年实行火星采样。但是按照我国的计划,“天问三号”将会在2006年开展任务,届时我国将会取得人类历史上首份火星样品以及完成载人登火,彻底超过美国。

  还有“天问四号”是我国木星探测计划。“天问五号”是我国金星探测计划。

  在完成火星一期任务之后,后两者计划将正式展开。

  此外,还有在PPT上面的“天问六号”和“天问七号”以及“天问八号”。

  其中,“天问六号”是水星探测计划,“天问七号”是土星探测计划,“天问八号”是天王星探测计划。

  这几个后续的计划是否连续实施是要看外星人入侵的确切时间的。

  一切顺利才会按部就班的展开下去。

  否则,天问计划到“天问五号”就会暂停了,重启要等到打跑了外星侵略者再说。

  你要说打不跑怎么办?

  那还重启个屁,人类都没了。

  最后解释一下什么是窗口期:

  地球有两个重要的邻居,金星和火星。金星已被证实是一个常年表面温度超过460摄氏度、大气压是地球海平面90余倍的恶劣高温高压环境,空气中弥漫着各类有毒硫化物,几乎没有价值探测开发。相较而言,另一个邻居火星就成为人类迈向跨行星生存物种的下一站。但是,对它探测的机会每26个月才会出现一次。

  地球处在太阳系较内侧位置,与太阳平均距离约为1.5亿千米,即1个标准天文单位的长度。火星距离太阳要远一些,平均大约是2.3亿千米。按照天文学家开普勒总结行星运动得到的三大定律:行星距离太阳越远,运动速度就会越慢,环绕一周的距离也会越长,最终环绕太阳的轨道周期越长。

  具体对比而言,地球需要约365天环绕太阳一周,火星需要约687天。火星的轨道是偏心率为0.09的椭圆,地球轨道则接近正圆。这意味着地球和火星之间的距离在时刻复杂变化,最远在太阳两侧面面相对时可远至4亿千米,最近时也会超过5000万千米。

  从地球的视角来看,每隔大约780天才能和火星最接近一次,这个时间又叫做会合周期,大约是26个月。从几何角度解释也容易理解:假设二者都是纯圆轨道,在780天内地球运行了2周49度角,火星运行了1周49度角。好比是操场中两个人跑步,内圈跑得比较快的那个人,套了外侧比较慢的那个人1圈,二者再次会合。

  地球距离火星一般都非常远,探测难度很大。人类现有的以化学燃料为核心动力的火箭性能依然有限,远远比不过科幻作品中动辄以极快速度运动的飞船和火箭,人类并不能随心所欲的不在乎地球和火星之间距离。但是如果利用这个会合时间点附近的窗口探测,成功率就会高很多。

  人类对火星的探测始于1960年代,基本都要利用一次次会合周期打开的探索窗口出发探测。但即便如此,总体的探测成功率依然不足一半,火星探测的技术难度可想而知。

  需要注意的是,探测器并不是在地球和火星精确会合的时间出发,而是需要通过规划,提前几个月出发。当地球和火星实际会合时,探测器往往仅在半程。

  在实际飞行时,探测器需要在太阳系中完成一个大椭圆飞行轨道,这就是著名的霍曼转移轨道。

  需要注意的是火星和地球轨道形状不同,每次会合时二者的相对几何位置也不尽相同,探测的最佳发射窗口会因此变化。

  此外,火箭的发射条件会由于总装调试进程、火箭状态和天气等原因推迟,因而人类也并不需要严格遵循26个月的间隔,这仅是理论值。

  例如,按照我们现实中的时间线,2011年11月26日好奇号火星车发射,它和2013年11月18日发射的大气专家轨道器仅相隔24个月,但2016年3月14日出发的微量气体轨道器却和大气专家轨道器相隔了28个月。

  比较特殊的如2009年的探测窗口,地球和火星会合时距离也非常远,这个窗口大家在规划时直接就跳过了。

  所以说,很多东西都不是固定的。

  不一定要严格按照标准来,主要是挑选适合的时机。


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