火星|中国成功登陆火星!这12个问题一定要搞清楚

2021年5月15日凌晨,在经历了296天的太空之旅后,我国首个火星探测器“天问一号”在火星停泊轨道上进入着陆窗口,随后“天问一号”探测器实施降轨,其环绕器与着陆巡视器(包括“祝融号”火星车及进入舱)开始分离,最终“祝融号”成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部,成为中国首个火星巡视器!环绕器则升轨返回停泊轨道,成为中国首颗人造火星卫星,为着陆巡视器提供中继通信 。
至此,中国成为继苏联、美国后第三个真正“踏上”(成功着陆)火星的国家,也是首次火星探测即实现着陆的国家!   
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火星|中国成功登陆火星!这12个问题一定要搞清楚
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据介绍,天问一号任务突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术,实现了我国首次地外行星着陆,是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑 。
下文就带你详细解读十二大疑问,全方面了祝融号的着陆之旅以及对中国乃至世界航天的意义 。   
问题一:为什么要登陆火星?  
人类对于宇宙的探索自古就有,但是要说到对于宇宙认识的快速发展,还是在工业革命以来的几百年时间 。
随着人类技术的进步我们不断地向太空发射卫星、发射探测器,以及发射载人飞船 。人类这所有的努力无非围绕着两个目的而展开,第一个目的是探寻地球之外的生命,研究生命的起源;第二个目的是希望将来人类能够走出地球,移居开发其他星球 。
为了上述两个目的,以目前人类的科技水平,我们可能只能把更多的精力放在太阳系以内天体的研究,特别是对于太阳系八大行星以及他们的卫星们进行研究 。
除地球以外,太阳系其他七颗行星中,木星、土星、天王星和海王星是气态行星,没有坚固外壳,水系、金星、火星和地球一样都是有岩石来组成的,属于“类地行星”,拥有岩石表面 。
但是,水星距离太阳太近,表面温度高达427℃,金星虽然距离太阳远一些,但是稠密且以二氧化碳为主的大气层,使得金星表面的温度更是高达460℃以上,环境十分恶劣 。
这样一来,火星就成为了七大行星中唯一剩下的一颗 。与地球的近邻,且与地球同为岩质行星,元素组成和基本结构与地球相似,同时拥有空气,以及水源和有机物存在的痕迹 。
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地球和火星对比(图改自:NASA)   
具体来看,火星的直径大约为6794千米,约为地球直径的一半,质量只有地球的14%,表面引力约为地球的38%,表面空气密度约为地球海平面的不到1%,火星的自转周期也大约为24小时,公转周期大约为1.88年 。火星表面的平均温度大约为-55℃,冬夏温差巨大,夏季白天温度可达27℃,冬季夜晚温度低到-133℃ 。
从以上数据来看,火星环节看起来条件恶劣,但是这已经是除地球外,太阳系内与地球环境最为接近,且最有可能被改造为适宜人类生存的行星了 。
在具体探测技术方面,人类先后有过四大方案:“惊鸿一瞥”的飞掠,仅在探测早期技术不成熟无法入轨环绕火星、或兼职探测火星时使用;“登高望远”的环绕,通过稳定环绕全方面探测火星总体情况,但无法看清细节;“明察秋毫”的着陆,抵达火星表面近距离接触,但仅能定点探测;“自主移动”的巡视,能在火星表面探测更大的范围 。  
受限于所携带的电力和通信天线能力,着陆和巡视任务几乎无法直接与地球通信,必须依赖环绕器的信号中继服务 。前往火星期间,它们也需要导航、通信、能量等服务 。因此,环绕器是所有火星探测任务的基础 。  
我国此次的首次火星探测任务,天问一号在这一次任务中就同时实现“环绕”、“着陆”和“巡视”三大目标,实现对火星从天到地的立体观测 。
问题二:为什么选择在乌托邦平原着陆?
“祝融号”选择在乌托邦平原着陆,一方面是因为工程风险低 。
火星南北半球的地形地貌、地质构造等差异巨大——火星南部为古老高地,坑多,60%的面积遍布陨石坑;而乌托邦平原所在的火星北部,是被火星熔岩填平的低矮平原,地形平缓,陨石坑较少,且地质年龄较轻,地壳较薄 。


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