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石豪:比起天問一號失聯(lián)半小時,毅力號“恐怖七分鐘”有多恐怖?
最后更新: 2021-02-23 10:05:20躲過了降落傘,“空中起重機”點火減速,帶著毅力號火星車飛向最終著陸點。為了避免火箭噴射氣流濺起的土壤污染火星車,“空中起重機”將在著陸點上空20米用線纜將火星車吊放到火星表面——這也是“空中起重機”之名的由來。
“空中起重機”吊放火星車 | 圖片來源:NASA
當毅力號火星車成功著陸后,吊放線纜必須馬上切斷,“空中起重機”加速飛離火星車上空,在遠處墜毀。否則燃料耗盡的“起重機”會直接砸到火星車上。
至此,火星上的“恐怖七分鐘”結束,地球上的“恐怖”還在繼續(xù)。由于毅力號降落時地火通信延遲超過10分鐘,當?shù)厍蚴盏教綔y器進入火星大氣的信號時,毅力號的“恐怖七分鐘”已經(jīng)結束,火星車要么平安落地,要么出現(xiàn)故障導致?lián)p毀,地球上的科學家對此無能為力,只能眼睜睜地看著。
恐怖源于未知。在好奇號2012年8月登陸火星時,地球與火星的通信延遲達到14分鐘,因此也有科學家表示“恐怖七分鐘”其實是從好奇號著陸到地球收到它進入火星大氣層信號的7分鐘。
科學家們有理由感到擔憂,我們再看一遍毅力號的著陸過程:如果進入火星大氣的姿態(tài)不正確,如果防熱盾出現(xiàn)故障,如果降落傘沒有正確展開,如果防熱盾沒有分離,如果地形相對導航出現(xiàn)故障,如果“空中起重機”撞到降落傘,如果“空中起重機”點火故障、或姿態(tài)失穩(wěn),如果毅力號火星車切纜繩切早了、或者切晚了,如果“空中起重機”燃料提前耗盡,如果“空中起重機”沒有飛離……
以上這些如果,只要有一個成真,那毅力號的結局就是墜毀。
風險再大,NASA還是排除萬難采用了,并且取得了好奇號和毅力號兩次成功。
前人栽樹
至于為什么選擇“空中起重機”這種風險極高的方案,那是因為美國上一代火星車(勇氣號、機遇號)只有不到200千克,依然可以采用氣囊緩沖著陸的方式,而超過一噸的好奇號與毅力號對于氣囊而言實在是太重了。
選擇著陸器釋放火星車盡管是直覺上的最優(yōu)解,但著陸器的支撐結構也很重,還不能在過于崎嶇的火星表面降落,要多帶燃料懸停避障,這將進一步增大航天器的發(fā)射質量,導致宇宙神-5力不從心,需要更強力、更昂貴的運載火箭。
任務超支,NASA家里也沒有余糧。
毅力號火星車拍攝的火星表面照片 | 圖片來源:NASA
因此,盡管毅力號的任務設計冗余度很低,“恐怖七分鐘”危險重重,任何一個環(huán)節(jié)出錯都會讓27.5億美元的總投入打水漂,NASA還是大膽地采用現(xiàn)行方案。
雖然大膽,但NASA并不莽撞,毅力號的設計是有足夠先驗數(shù)據(jù)支持的,NASA的底氣正是源于美國幾十年的火星探測經(jīng)驗。
一般來說,從地球發(fā)射探測器到火星要在地火距離比較近的時候出發(fā),發(fā)射窗口每26個月一次。所以看歷史上發(fā)射的火星探測器,都是各國在某一個窗口集中發(fā)射。
蘇聯(lián)在1960年、1962年和1964年窗口分別發(fā)射了多個火星探測器,但全部以失敗告終,反而是美國后發(fā)先至,1964年11月發(fā)射的水手4號成為了人類歷史上第一個飛掠火星的探測器。
水手4號 | 圖片來源:NASA/JPL-Caltech
1971年5月,在阿波羅登月如火如荼之時,美國發(fā)射了水手9號,并再一次后發(fā)先至,以11天的微弱優(yōu)勢擊敗蘇聯(lián)火星2號,成為人類歷史上第一個地外星體環(huán)繞器——也就是成了火星的第一顆人造衛(wèi)星。
水手9號 | 圖片來源:NASA/JPL-Caltech
到了1975年,美國更是一口氣發(fā)射了海盜1號和海盜2號探測器,二者設計相同,都是環(huán)繞器+著陸器的配置,發(fā)射重量達到3.5噸。
海盜號火星探測器組合體 | 圖片來源:NASA
1976年兩枚海盜號探測器分別成功登陸火星,為冷戰(zhàn)中美國的火星探測畫上了圓滿的句號。
海盜號著陸器 | 圖片來源:NASA
冷戰(zhàn)結束后,NASA恢復了火星探測任務,現(xiàn)在美國在火星有3個環(huán)繞器(人造火星衛(wèi)星)、1個著陸器、2個巡視器處于工作狀態(tài),為科學家提供源源不斷的數(shù)據(jù)。因此毅力號并不需要自己考察著陸點,美國的火星衛(wèi)星已經(jīng)為它代勞了。
前人栽樹,后人乘涼。
美國目前對火星的探測,是世界領先的,這種領先地位的獲得并不是“上帝保佑”,而是幾代美國科學家的智慧結晶,更是自上世紀50年代以來歷屆美國政府對火星探測長期高額投入的結果。
中國是發(fā)展中國家,在美國水手4號抵達火星的時候,我們的第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號還在研制。
我們沒有趕上冷戰(zhàn)中美蘇兩國的航天井噴時代,那時候我們沒有錢,也沒有技術。
三十年河東三十年河西,我們已經(jīng)富強起來,攻守之勢正在悄悄轉變。
這正是我們大力發(fā)展航天技術的好時機,想要追上航天超級大國的腳步,我們更需要把握住歷史機遇,把航天發(fā)展的前期投入補足。
正如習近平同志2月22日會見探月工程嫦娥五號任務參研參試人員代表時強調的,我們應當勇攀科技高峰,服務國家發(fā)展大局,為人類和平利用太空作出新的更大貢獻。
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- 責任編輯: 小婷 
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