天問一號和美國好奇號的區別在哪里,任務有什么不同?
嚴格說來,美國“好奇號”是咱們“天問一號”的老前輩,畢竟好奇號在2011年就已經發射并登陸火星了,而咱們的天問一號今天剛剛發射。如果硬是找個同輩份的話,美國將于7月底發射的“毅力號”和咱們的天問一號倒是一輩。下面,我就把咱們的“天問一號”和美國的“好奇號”、“毅力號”做個簡單比較。
下圖是“好奇號”探測器:
“天問一號”是中國首次完全自主的火星探測任務為什么強調是首次完全自主的火星探測任務呢?因為咱們中國最早的一顆火星探測器并非是天問一號,而是被人遺忘的“螢火一號”。
2011年11月,中國“螢火一號”探測器借助俄羅斯的“天頂號”運載火箭進行了發射,但遺憾的是,雖然俄羅斯的火箭已經發射成功,但入軌失敗,導致火星探測器在太空中付之一炬。
下圖是“螢火一號”探測器:
在2011年之后,中國航天人意識到要靠自己的火箭完成火星探測任務,就這樣,“天問一號”探測任務橫空出世。
2020年7月23日12時41分,伴隨著長征5號運載火箭的點火起飛,備受全球矚目的“天問一號”火星探測器在文昌發射場成功發射,并于1000秒后順利進入設定軌道,中國首次完全自主的火星探測發射任務取得了圓滿成功。
這是中國首次完全自主的火星探測任務,在胖五火箭的攜帶下,“天問一號”將在7個月的太空飛行后于2021年2月11日抵達火星周邊,2月21日變軌進入停泊軌道,并于4月擇機登陸。
“天問一號”的成功發射意味著:在火星探測領域,美國將迎來終極對手!
本月都有哪些國家同臺競技?7月份有發射計劃的國家分別為中國7月23日發射“天問一號”(已經成功發射),美國7月30日發射“毅力號”,阿聯酋7月20日發射“希望號”(已經成功發射),歐洲航天局和俄羅斯也本計劃本月發射,但因故障原因推遲到了2022年。
為什么這個月發射不了就得等后年了?因為地球距離火星最遠距離則超過4億公里,最近距離約為5500萬公里,這時被稱為火星沖日,這種時刻每隔26個月發生一次,而這一次窗口期正是今年7~8月份。
所以,考慮到風險、成本等因素,中國、美國、阿聯酋等各國火星探測計劃均集中在該時間段進行探測,如果錯過了這次機會,那只能等到2022年了。
“好奇號”、“毅力號”和“天問一號對比”那么,與美國和阿聯酋相比,咱們的“天問一號”實力如何呢?
下面一張圖是中國“天問一號”、美國“毅力號”和阿聯酋“希望號”的參數對比。
美國“好奇號”
好奇號火星探測器可是火星探測的大明星,目前為止,包括火星有機質的發現,火星湖泊痕跡的發現,火星上有液態水的發現幾乎都是由這顆探測器完成,為人類人士火星做出了卓越貢獻。
好奇號由美國國家宇航局研制,于2011年11月發射,2012年8月成功登陸火星表面,本來計劃工作2年,但得益于其優良的設計,到現在仍在工作。
好奇號是美國第七個火星著陸探測器,第四臺火星車,也是世界上第一輛采用核動力驅動的火星車,其使命是探尋火星上的生命元素。
注意,好奇號使用的動力為核動力,專業名稱是“放射性同位素熱電發生器”,如下圖所示,它并不是微型化的核反應堆。
使用核動力有什么優勢呢?
相比于廣泛使用的太陽能電池,核電池具有使用時間長、功率大以及不受陽光強弱影響等優勢。
在這些優勢中,最有用的不是使用時間長,而是可以不受光照影響,因為大多數太空探測器使用的太陽能電池一旦火星到了太陽的背面,那么火星車就不能再工作了,科學探測就得因為斷電而停止,這方面可以參考一下咱們的玉兔號工作狀態。
所以,核動力確實是“好奇號”的顯著特點。
美國“毅力號”
說完了好奇號,就必須得再提一提“毅力號”了,因為“好奇號”的設計壽命本來只有2年,也就是在2014年就該退役了,雖然它到現在仍在工作,但它所攜帶的科研設備不足以完成更深層次的目標。
下圖是“毅力號”:
正所謂“一代人完成一代人的使命”,“毅力號”就是用來接替好奇號的擔子,繼續完成對火星的探索。
火星車基于“好奇號”設計,長3米,功率110瓦特,重1025公斤,這是美國第五次派遣火星漫游車,它將接替已經工作了 8 年的“好奇號”前輩,肩負未來 5-10 年的火星探測任務。
它裝備了很多 “好奇號” 上已有設備的升級版,比如識別巖石成分的化學分析儀和全景攝像系統。最關鍵的是,它將專注于識別和收集巖石樣本。它還配有 2.1 米長的機械臂和 43 根試管,可以在巖石上鉆出一小段圓柱體樣本,并將其存入試管中密封保存,然后在 2031 年將巖石樣本帶回地球。
如果進展順利,這些巖石有望成為人類從火星獲得的第一批樣本,科學家可以用它們分析火星上是否存在生命。
中國“天問一號”
最后再來看看咱們中國的“天問一號”,從現有資料來看,“天問一號”的探測器則重達 200 公斤,將搭載 6 臺設備,或包括遙感相機、探地雷達、多光譜照相機、激光擊穿光譜儀,以及探測氣候和磁環境的儀器。
下圖是“天問一號”:
這些設備將幫助遠在地球的科學家探索火星環境,比如收集沙丘、冰川和火山的圖像,研究巖石和土壤成分,收集大氣數據并研究磁場和重力場。
顯然,中國的探測器重量與毅力號相比確實輕得多,這也意味著攜帶了更少的科研設備。
此外,天問一號仍然采用太陽能電池板供電,所以使用壽命、供電功率也會大打折扣。
而且,使用了太陽板也就意味著,火星車只能在有陽光照射時才能工作,當背對陽光時只能原地休息。
結論綜上所述,美國的“好奇號”探測器為人類探秘火星做出了卓越貢獻,“毅力號”作為它的接班人,更是有著土壤采樣取回等更深層次的任務。而我們的“天問一號”雖然有志成為繼美國之后唯二進行火星著陸探測的國家(能否成功得看2021年2月份能否成功著陸),但在火星車科研探測能力上確實存在一定差距。
無論是月球探測、國際空間站建設還是近日火星探測熱潮,中國在這些領域都是后起之秀。畢竟航空、航天是一門極度復雜、極度燒錢的高科技領域,需要幾代人的持續努力,而咱們中國航天才經歷了幾十年的發展就取得了今天的成就實屬不易。
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“天問一號”重約5噸,由一個環繞器和一個著陸器巡視器組合體組成,于七月發射后會在太空中旅行近7個月,然后在今年二月份左右被火星捕獲。如果一切順利,再進入火星衛星軌道后,“天問一號”的環繞器就會開始對火星重點地區(著陸候選區)的詳查,與陸巡視器成功分離后,就要開始火星全球環繞探測同時作為著陸器和火星車的信號中繼。“天問一號”的的主要有6大任務和研究目標:
1.火星全球地貌地形研究和探測
2.土壤厚度及分布
3.次表層地下水的分布
4.火星重點地區(著陸候選區)的詳查
5.火星磁層、電離層、大氣層及其氣候特征
6.火星物理場(磁場、重力場以及內部結構)探測
環繞器在天上探測火星的同時,著陸器和火星車(巡視器)在地面也同時進行研究,其中著陸器著陸器上攜帶的6種載荷將對相關科學問題展開探測,巡視器還攜帶了大氣環境測試儀,可以獲取火星溫度、風力等信息,可直觀地了解火星和地球環境的異同。據了解,火星車的任務壽命將達到90個火星日,雖然不如好奇號上的核動力電池持久,但只要在下落階段順利火星車沒有受傷,一定能運行更長時間。要知道原計劃壽命同樣90個火星日的“機遇號”超期運行近15年,成為人類史上在其它星球行駛時間最長的探測車。
“我們選擇去月球,不是因為它很容易,而是因為它很難”。現在我們要去更難的火星上探索,這既是我國首次嘗試向地月系統以外的行星投放著陸探測器,又是我國自主深空探測任務的一個里程碑。一旦成功,將標志著我國深空探測技術的進一步成熟,隨之而來的就是2030年火星取樣返回任務。對于這次“天問一號”火星探測任務來說每一個階段都是第一次嘗試,第一次的難度無疑是巨大的。
“繞、落、巡航”的任務要求對于參與這次任務的科研工作者們來說我想既是艱巨的又是充滿激情的,在小編看來“天問一號”只要完成了第一步“繞”并成功向地球傳回信息就已經算任務成功了,在此以后的每一個階段哪怕部分失敗也算成功,因為正是失敗的經驗才筑成了通往成功的道路,科學事業從來都沒有只許成功不許失敗的道理。期待這次中國火星探測任務,期待“天問一號”給我們熒惑解惑,更期待千萬公里外的火星自拍!
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