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石豪:比起天問一號(hào)失聯(lián)半小時(shí),毅力號(hào)“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(jī)”點(diǎn)火減速,帶著毅力號(hào)火星車飛向最終著陸點(diǎn)。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(jī)”將在著陸點(diǎn)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(jī)”之名的由來。
“空中起重機(jī)”吊放火星車 | 圖片來源:NASA
當(dāng)毅力號(hào)火星車成功著陸后,吊放線纜必須馬上切斷,“空中起重機(jī)”加速飛離火星車上空,在遠(yuǎn)處墜毀。否則燃料耗盡的“起重機(jī)”會(huì)直接砸到火星車上。
至此,火星上的“恐怖七分鐘”結(jié)束,地球上的“恐怖”還在繼續(xù)。由于毅力號(hào)降落時(shí)地火通信延遲超過10分鐘,當(dāng)?shù)厍蚴盏教綔y(cè)器進(jìn)入火星大氣的信號(hào)時(shí),毅力號(hào)的“恐怖七分鐘”已經(jīng)結(jié)束,火星車要么平安落地,要么出現(xiàn)故障導(dǎo)致?lián)p毀,地球上的科學(xué)家對(duì)此無能為力,只能眼睜睜地看著。
恐怖源于未知。在好奇號(hào)2012年8月登陸火星時(shí),地球與火星的通信延遲達(dá)到14分鐘,因此也有科學(xué)家表示“恐怖七分鐘”其實(shí)是從好奇號(hào)著陸到地球收到它進(jìn)入火星大氣層信號(hào)的7分鐘。
科學(xué)家們有理由感到擔(dān)憂,我們?cè)倏匆槐橐懔μ?hào)的著陸過程:如果進(jìn)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(duì)導(dǎo)航出現(xiàn)故障,如果“空中起重機(jī)”撞到降落傘,如果“空中起重機(jī)”點(diǎn)火故障、或姿態(tài)失穩(wěn),如果毅力號(hào)火星車切纜繩切早了、或者切晚了,如果“空中起重機(jī)”燃料提前耗盡,如果“空中起重機(jī)”沒有飛離……
以上這些如果,只要有一個(gè)成真,那毅力號(hào)的結(jié)局就是墜毀。
風(fēng)險(xiǎn)再大,NASA還是排除萬難采用了,并且取得了好奇號(hào)和毅力號(hào)兩次成功。
前人栽樹
至于為什么選擇“空中起重機(jī)”這種風(fēng)險(xiǎn)極高的方案,那是因?yàn)槊绹?guó)上一代火星車(勇氣號(hào)、機(jī)遇號(hào))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(hào)與毅力號(hào)對(duì)于氣囊而言實(shí)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(jié)構(gòu)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(jìn)一步增大航天器的發(fā)射質(zhì)量,導(dǎo)致宇宙神-5力不從心,需要更強(qiáng)力、更昂貴的運(yùn)載火箭。
任務(wù)超支,NASA家里也沒有余糧。
毅力號(hào)火星車拍攝的火星表面照片 | 圖片來源:NASA
因此,盡管毅力號(hào)的任務(wù)設(shè)計(jì)冗余度很低,“恐怖七分鐘”危險(xiǎn)重重,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)都會(huì)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(hào)的設(shè)計(jì)是有足夠先驗(yàn)數(shù)據(jù)支持的,NASA的底氣正是源于美國(guó)幾十年的火星探測(cè)經(jīng)驗(yàn)。
一般來說,從地球發(fā)射探測(cè)器到火星要在地火距離比較近的時(shí)候出發(fā),發(fā)射窗口每26個(gè)月一次。所以看歷史上發(fā)射的火星探測(cè)器,都是各國(guó)在某一個(gè)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(gè)火星探測(cè)器,但全部以失敗告終,反而是美國(guó)后發(fā)先至,1964年11月發(fā)射的水手4號(hào)成為了人類歷史上第一個(gè)飛掠火星的探測(cè)器。
水手4號(hào) | 圖片來源:NASA/JPL-Caltech
1971年5月,在阿波羅登月如火如荼之時(shí),美國(guó)發(fā)射了水手9號(hào),并再一次后發(fā)先至,以11天的微弱優(yōu)勢(shì)擊敗蘇聯(lián)火星2號(hào),成為人類歷史上第一個(gè)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(hào) | 圖片來源:NASA/JPL-Caltech
到了1975年,美國(guó)更是一口氣發(fā)射了海盜1號(hào)和海盜2號(hào)探測(cè)器,二者設(shè)計(jì)相同,都是環(huán)繞器+著陸器的配置,發(fā)射重量達(dá)到3.5噸。
海盜號(hào)火星探測(cè)器組合體 | 圖片來源:NASA
1976年兩枚海盜號(hào)探測(cè)器分別成功登陸火星,為冷戰(zhàn)中美國(guó)的火星探測(cè)畫上了圓滿的句號(hào)。
海盜號(hào)著陸器 | 圖片來源:NASA
冷戰(zhàn)結(jié)束后,NASA恢復(fù)了火星探測(cè)任務(wù),現(xiàn)在美國(guó)在火星有3個(gè)環(huán)繞器(人造火星衛(wèi)星)、1個(gè)著陸器、2個(gè)巡視器處于工作狀態(tài),為科學(xué)家提供源源不斷的數(shù)據(jù)。因此毅力號(hào)并不需要自己考察著陸點(diǎn),美國(guó)的火星衛(wèi)星已經(jīng)為它代勞了。
前人栽樹,后人乘涼。
美國(guó)目前對(duì)火星的探測(cè),是世界領(lǐng)先的,這種領(lǐng)先地位的獲得并不是“上帝保佑”,而是幾代美國(guó)科學(xué)家的智慧結(jié)晶,更是自上世紀(jì)50年代以來歷屆美國(guó)政府對(duì)火星探測(cè)長(zhǎng)期高額投入的結(jié)果。
中國(guó)是發(fā)展中國(guó)家,在美國(guó)水手4號(hào)抵達(dá)火星的時(shí)候,我們的第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)還在研制。
我們沒有趕上冷戰(zhàn)中美蘇兩國(guó)的航天井噴時(shí)代,那時(shí)候我們沒有錢,也沒有技術(shù)。
三十年河?xùn)|三十年河西,我們已經(jīng)富強(qiáng)起來,攻守之勢(shì)正在悄悄轉(zhuǎn)變。
這正是我們大力發(fā)展航天技術(shù)的好時(shí)機(jī),想要追上航天超級(jí)大國(guó)的腳步,我們更需要把握住歷史機(jī)遇,把航天發(fā)展的前期投入補(bǔ)足。
正如習(xí)近平同志2月22日會(huì)見探月工程嫦娥五號(hào)任務(wù)參研參試人員代表時(shí)強(qiáng)調(diào)的,我們應(yīng)當(dāng)勇攀科技高峰,服務(wù)國(guó)家發(fā)展大局,為人類和平利用太空作出新的更大貢獻(xiàn)。
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