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天问一号和美国好奇号的区别在哪里,任务有什么不同?

2022-06-26 06:56:04仪表仪器1

严格说来,美国“好奇号”是咱们“天问一号”的老前辈,毕竟好奇号在2011年就已经发射并登陆火星了,而咱们的天问一号今天刚刚发射。如果硬是找个同辈份的话,美国将于7月底发射的“毅力号”和咱们的天问一号倒是一辈。下面,我就把咱们的“天问一号”和美国的“好奇号”、“毅力号”做个简单比较。

下图是“好奇号”探测器:

“天问一号”是中国首次完全自主的火星探测任务为什么强调是首次完全自主的火星探测任务呢?因为咱们中国最早的一颗火星探测器并非是天问一号,而是被人遗忘的“萤火一号”。

2011年11月,中国“萤火一号”探测器借助俄罗斯的“天顶号”运载火箭进行了发射,但遗憾的是,虽然俄罗斯的火箭已经发射成功,但入轨失败,导致火星探测器在太空中付之一炬。

下图是“萤火一号”探测器:

在2011年之后,中国航天人意识到要靠自己的火箭完成火星探测任务,就这样,“天问一号”探测任务横空出世。

2020年7月23日12时41分,伴随着长征5号运载火箭的点火起飞,备受全球瞩目的“天问一号”火星探测器在文昌发射场成功发射,并于1000秒后顺利进入设定轨道,中国首次完全自主的火星探测发射任务取得了圆满成功。

这是中国首次完全自主的火星探测任务,在胖五火箭的携带下,“天问一号”将在7个月的太空飞行后于2021年2月11日抵达火星周边,2月21日变轨进入停泊轨道,并于4月择机登陆。

“天问一号”的成功发射意味着:在火星探测领域,美国将迎来终极对手!

本月都有哪些国家同台竞技?7月份有发射计划的国家分别为中国7月23日发射“天问一号”(已经成功发射),美国7月30日发射“毅力号”,阿联酋7月20日发射“希望号”(已经成功发射),欧洲航天局和俄罗斯也本计划本月发射,但因故障原因推迟到了2022年。

为什么这个月发射不了就得等后年了?因为地球距离火星最远距离则超过4亿公里,最近距离约为5500万公里,这时被称为火星冲日,这种时刻每隔26个月发生一次,而这一次窗口期正是今年7~8月份。

所以,考虑到风险、成本等因素,中国、美国、阿联酋等各国火星探测计划均集中在该时间段进行探测,如果错过了这次机会,那只能等到2022年了。

“好奇号”、“毅力号”和“天问一号对比”那么,与美国和阿联酋相比,咱们的“天问一号”实力如何呢?

下面一张图是中国“天问一号”、美国“毅力号”和阿联酋“希望号”的参数对比。

美国“好奇号”

好奇号火星探测器可是火星探测的大明星,目前为止,包括火星有机质的发现,火星湖泊痕迹的发现,火星上有液态水的发现几乎都是由这颗探测器完成,为人类人士火星做出了卓越贡献。

好奇号由美国国家宇航局研制,于2011年11月发射,2012年8月成功登陆火星表面,本来计划工作2年,但得益于其优良的设计,到现在仍在工作。

好奇号是美国第七个火星着陆探测器,第四台火星车,也是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车,其使命是探寻火星上的生命元素。

注意,好奇号使用的动力为核动力,专业名称是“放射性同位素热电发生器”,如下图所示,它并不是微型化的核反应堆。

使用核动力有什么优势呢?

相比于广泛使用的太阳能电池,核电池具有使用时间长、功率大以及不受阳光强弱影响等优势。

在这些优势中,最有用的不是使用时间长,而是可以不受光照影响,因为大多数太空探测器使用的太阳能电池一旦火星到了太阳的背面,那么火星车就不能再工作了,科学探测就得因为断电而停止,这方面可以参考一下咱们的玉兔号工作状态。

所以,核动力确实是“好奇号”的显著特点。

美国“毅力号”

说完了好奇号,就必须得再提一提“毅力号”了,因为“好奇号”的设计寿命本来只有2年,也就是在2014年就该退役了,虽然它到现在仍在工作,但它所携带的科研设备不足以完成更深层次的目标。

下图是“毅力号”:

正所谓“一代人完成一代人的使命”,“毅力号”就是用来接替好奇号的担子,继续完成对火星的探索。

火星车基于“好奇号”设计,长3米,功率110瓦特,重1025公斤,这是美国第五次派遣火星漫游车,它将接替已经工作了 8 年的“好奇号”前辈,肩负未来 5-10 年的火星探测任务。

它装备了很多 “好奇号” 上已有设备的升级版,比如识别岩石成分的化学分析仪和全景摄像系统。最关键的是,它将专注于识别和收集岩石样本。它还配有 2.1 米长的机械臂和 43 根试管,可以在岩石上钻出一小段圆柱体样本,并将其存入试管中密封保存,然后在 2031 年将岩石样本带回地球。

如果进展顺利,这些岩石有望成为人类从火星获得的第一批样本,科学家可以用它们分析火星上是否存在生命。

中国“天问一号”

最后再来看看咱们中国的“天问一号”,从现有资料来看,“天问一号”的探测器则重达 200 公斤,将搭载 6 台设备,或包括遥感相机、探地雷达、多光谱照相机、激光击穿光谱仪,以及探测气候和磁环境的仪器。

下图是“天问一号”:

这些设备将帮助远在地球的科学家探索火星环境,比如收集沙丘、冰川和火山的图像,研究岩石和土壤成分,收集大气数据并研究磁场和重力场。

显然,中国的探测器重量与毅力号相比确实轻得多,这也意味着携带了更少的科研设备。

此外,天问一号仍然采用太阳能电池板供电,所以使用寿命、供电功率也会大打折扣。

而且,使用了太阳板也就意味着,火星车只能在有阳光照射时才能工作,当背对阳光时只能原地休息。

结论综上所述,美国的“好奇号”探测器为人类探秘火星做出了卓越贡献,“毅力号”作为它的接班人,更是有着土壤采样取回等更深层次的任务。而我们的“天问一号”虽然有志成为继美国之后唯二进行火星着陆探测的国家(能否成功得看2021年2月份能否成功着陆),但在火星车科研探测能力上确实存在一定差距。

无论是月球探测、国际空间站建设还是近日火星探测热潮,中国在这些领域都是后起之秀。毕竟航空、航天是一门极度复杂、极度烧钱的高科技领域,需要几代人的持续努力,而咱们中国航天才经历了几十年的发展就取得了今天的成就实属不易。

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“天问一号”重约5吨,由一个环绕器和一个着陆器巡视器组合体组成,于七月发射后会在太空中旅行近7个月,然后在今年二月份左右被火星捕获。如果一切顺利,再进入火星卫星轨道后,“天问一号”的环绕器就会开始对火星重点地区(着陆候选区)的详查,与陆巡视器成功分离后,就要开始火星全球环绕探测同时作为着陆器和火星车的信号中继。“天问一号”的的主要有6大任务和研究目标:

1.火星全球地貌地形研究和探测

2.土壤厚度及分布

3.次表层地下水的分布

4.火星重点地区(着陆候选区)的详查

5.火星磁层、电离层、大气层及其气候特征

6.火星物理场(磁场、重力场以及内部结构)探测

环绕器在天上探测火星的同时,着陆器和火星车(巡视器)在地面也同时进行研究,其中着陆器着陆器上携带的6种载荷将对相关科学问题展开探测,巡视器还携带了大气环境测试仪,可以获取火星温度、风力等信息,可直观地了解火星和地球环境的异同。据了解,火星车的任务寿命将达到90个火星日,虽然不如好奇号上的核动力电池持久,但只要在下落阶段顺利火星车没有受伤,一定能运行更长时间。要知道原计划寿命同样90个火星日的“机遇号”超期运行近15年,成为人类史上在其它星球行驶时间最长的探测车。

“我们选择去月球,不是因为它很容易,而是因为它很难”。现在我们要去更难的火星上探索,这既是我国首次尝试向地月系统以外的行星投放着陆探测器,又是我国自主深空探测任务的一个里程碑。一旦成功,将标志着我国深空探测技术的进一步成熟,随之而来的就是2030年火星取样返回任务。对于这次“天问一号”火星探测任务来说每一个阶段都是第一次尝试,第一次的难度无疑是巨大的。

“绕、落、巡航”的任务要求对于参与这次任务的科研工作者们来说我想既是艰巨的又是充满激情的,在小编看来“天问一号”只要完成了第一步“绕”并成功向地球传回信息就已经算任务成功了,在此以后的每一个阶段哪怕部分失败也算成功,因为正是失败的经验才筑成了通往成功的道路,科学事业从来都没有只许成功不许失败的道理。期待这次中国火星探测任务,期待“天问一号”给我们荧惑解惑,更期待千万公里外的火星自拍!

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