為什麼登陸火星要長時間
1. 火星距離地球2億公里,宇航員若想上火星,需要花多長時間
1969年,美國「阿波羅十一號」飛船成功登上了月球。宇航員阿姆斯特朗更是在上面跨出 歷史 性的一步,人類的登月夢想就此實現。
從那之後,很多人開始認為,火星和月球相似,都屬於宇宙中的星體,能夠登陸月球就說明可以登陸火星。但實際上,二者在星體環境、與地球的距離等方面卻相差甚大,登陸火星的難度要遠遠大於登陸月球。
隨著 科技 的發展,人類在宇宙航天領域的進展不斷突破,不過登陸火星的計劃卻遲遲沒有消息。那麼,為什麼相關活動還沒有開展?我們想要登上地球的「孿生兄弟」,需要多長時間?
火星是離太陽第四近的行星,也是太陽系中第二小的行星。火星地表被赤紅色的氧化鐵所覆蓋,在望遠鏡中呈現火紅色,因此得名「火星」 。
火星上的大氣以 二氧化碳 為主,二氧化碳在空氣中所佔的比例高達 百分之九十五 。並且火星大氣比較稀薄,氣溫較低,表面溫度在 零下六十三攝氏度 。火星的氣候也是多變的,沙塵暴、冰爆經常侵襲火星,有時長達數月,在這樣的氣候下,火星表面覆蓋著礫石、沙丘、撞擊坑等等。另外,火星不存在穩定的液態水,但據觀測, 火星地表下有地下水的跡象 。
在古羅馬神話中,火星也被稱為「紅色星球」。而在我們國家的先秦詩人屈原口中,火星則被浪漫地命名為 「熒惑星」 。
千百年來,人們對於火星的好奇與嚮往從未止步。近現代以來,美國和歐洲很多發達國家的宇航局,已經陸續發射了對火星的多艘在軌環繞探測器,負責一系列觀測、勘察工作。 在2021年,我國也發射了「天問一號」火星探測器,並成功抵達火星,讓我國圓滿完成了首次火星勘測任務。 而「天問」這個名字,正是屈原的一首長詩詩名。
火星被稱為地球的「孿生兄弟」,與地球有很多相似之處,為了應對未來的人口問題,科學界已經提出了「移民火星」的計劃。
但是火星作為世界航天領域的下一個研究重點,目前還並未有宇航員真正踏足,那麼要實現登陸火星,還需要應對哪些困難,又需要花多少時間呢?
首先需要考慮的就是 距離問題 ,月球與地球相距的平均距離大約是 三十八萬公里 ,從地球發射飛船,大約4天就可以到達月球;而火星與地球相距的平均距離卻是 兩億公里 ,最近點也超過了五千萬公里,遠遠大於月球與地球之間的距離。
按照當前的航天水平進行計算, 人類從地球發射飛船到達火星最近點,也需要大約580天 。
距離引發的問題主要是 途中宇航員所需物質的數量太多 ,一般來說,要想實現登陸計劃,一艘宇宙飛船需要配備 三名宇航員 ,一名宇航員一天所需的食物和水有3公斤,完成一次往返任務需要三年的時間,這樣計算下來,光食物就需要十噸。
我們都知道,宇宙飛船裡面配備了各種設配,可供物資儲備的空間已經很小,如此龐大的食物需求根本無法得到滿足,因此想要登陸火星, 物資儲備是首先需要克服的難題 。
飛船所需燃料的問題也是一大考驗 ,雖然人類已經向火星發射了探測器,但探測器目前還都是單程的,沒有返回的。載人前往火星意味著必須有返程,那麼燃料也需要單程的雙倍。
燃料如何攜帶、如何儲存,才能既保證航程的安全,又最大程度減輕飛船的重量,這將是以後工作的重點。
除了燃料問題外,當前技術也還沒有發展到一定程度。 人類目前的技術僅可以達到向火星發射探測器 ,如何讓已經到達火星的探測器返回地球仍是一個難題。沒有生命的探測器都沒有進行返回的實驗,更不用說載有宇航員的飛船了。
只有技術達到一定程度,可以使飛船返回活動萬無一失,人類才敢繼續登陸火星的挑戰。
還有更重要的一個問題,就是 火星的環境狀況 。火星的環境要比月球復雜很多,並且人類是在確定月球沒有任何生命存在的情況下才進行登月活動的,宇航員的生命安全得到了保障。當前人們對於火星的了解還是較少,沒有全方位的對火星進行觀測。
火星是否存在生命的問題還是未知的,而且科學家更傾向於這個問題是肯定回答。
如果火星存在生命體,那 這些生命體是高級還是低級 也是人類該認真調查的。如果是低級的生命體,那麼如果被宇航員帶回,是否會對人類當前 社會 產生威脅,比如病毒傳播、物種入侵等問題;
如果是高級生命體,是否會對宇航員產生攻擊,甚至會對地球產生攻擊,這聽起來像是科幻電影,但科學一定要秉持嚴謹的態度,一定要在十分安全的情況下才能進行。
人類登陸火星還面臨著以上的困難,任何一個難題得不到解決,登陸火星行動都無法進行。雖然還要克服許多困難,但現在已經有幾個航天大國開始行動了,為登陸火星行動進行了一系列的研究和准備。那麼人類想要登陸火星,還要進行什麼樣的計劃或准備呢?
首先要進行一系列的計算。火星與地球的最近距離是5500萬公里,最遠距離是4億公里,因此人類想要最快、最節省燃料地登陸火星, 就必須計算好什麼時候能在最近點著陸 ,選擇好著陸時間點是整個活動的首要目標。
其次要解決的是 飛船的燃料問題 。就算選擇最近的地點著陸,也要比去月球遠得多,這要求有充足的空間保證燃料的供應。保證飛船的燃料供應可以選擇兩種路徑,第一種是 擴大燃料儲存空間 ,最大程度上利用飛船的搭載能力;第二種是 使用更高效率的燃料 ,讓有限的燃料得到更大程度的利用。
登陸火星行動也要在 保證宇航員的安全 。我們都知道,保證太空中宇航員安全最基本的就是宇航服了,這種衣服採用了最先進的材料和 科技 ,要具有抵抗太空惡劣的環境的能力,服裝內有加壓系統,讓宇航員在真空中保證安全。宇航員登陸火星的宇航服也要針對火星情況而定,這是一項巨大的挑戰。
火星的大氣十分稀薄,無法有效避免輻射,宇航員要暴露在大量射線之下。火星的氣溫也很低,最低可以到達零下八十度,並且還有引力低、壓力低的特點,對宇航服都提出了巨大考驗。 宇航服造價不菲,一套高達上億元,因此也要有巨大的資金投入 。
宇航員的心理狀況 也是需要訓練、准備的。火星與地球距離較遠,往返需要三年的時間,這意味著幾位宇航員將在密閉的空間里度過大部分時間, 這對人的心理承受能力是極大的考驗 。 目前人類在太空中停留最長的時間是803天 ,由前蘇聯宇航員克里卡廖夫創造。
登陸火星所要花費的時間要超出這個記錄,宇航員所面臨的心理挑戰是前所未有的。
除了心理壓力之外, 宇航員身體承受能力 也需要進行評估。 人類在宇宙中雖然有宇航服的保護,但也不可避免地會遭到損害 。克里卡廖夫在第二次執行航天任務時,在宇宙中停留了三百餘天,返回地球時,身體已經比較虛弱,宇航員在宇宙中骨骼的鈣質會流失,視力也會受到影響。
宇宙飛船在宇宙中待的時間越長,面臨的風險也越大。 來自宇宙的隕石、彗星都會對宇宙飛船產生威脅,任何小小的威脅都可能導致機毀人亡的悲劇 ,整個火星登陸計劃是處在巨大風險之下的,如何有效避免來自宇宙的風險、安全地返回地球,也是登陸火星計劃需要准備的。
面臨眾多壓力和挑戰,人類仍然義無反顧地進行著火星著陸計劃。
每一項偉大的行動背後都有無數人做出了犧牲,無論是科學家還是宇航員,都在用自己的行動為人類 社會 的進步做出貢獻,希望有朝一日,我們的夢想變成現實。
2. 天問一號探測器進入火星停泊軌道,為什麼要在此停3個月
由去年7月23日發射的天問一號探測器已經在軌飛行了215天,目前距離地球2.12億千米
2月24日,據央視報道,首次火星探測任務天問一號探測器於2021年2月24日6:29成功實施第三次近火制動 ,進入近火點280km,遠火點5.9萬千米,周期兩個火星日的火星停泊軌道,探測器將在停泊軌道上運行約三個月, 環繞器七台載荷將全部開機,開始科學探測,同時載荷中的中解析度相機, 高解析度相機,光譜儀等,將對預選著陸區地形地貌,沙塵天氣等進行詳查,為擇機著陸火星做好准備
有很多網友會有一些疑問,為何天問一號要三個月後才能著陸火星,而不是像毅力號抵達火星軌道就著陸 要知道,這次探火任務,我們國內第一個衛星和第一次降落都是緊密聯動的,這三個月時間要完全掃描火星自己的第一手資料很重要, 而美國好奇號探測器已經在火星勘察了八年之久,因為中國是頭一探測對火星一無所知,首先要先在鬼 進行全面兒的火星探測,詳細了解登陸位置的具體情況 火星上有大氣,引力更大,對著陸器的要求更高,和月球探測的難度自然不是一個級別的 通俗來講,不管是哪個國家的航天機構,只要是第一次探測火星,打算登陸,都需要在探測器抵達停泊軌道後,先逛逛周邊環境,地形懂了才好找地方下去 如果直接降信息傳輸都可能有問題
3. 人類可以登陸火星嗎從地球到火星需要多長時間
距離人類第一次登上月球已經過了半個世紀了,人類內心渴望再度登上其他星球。火星則是探索宇宙新得里程碑,當然,完成這個創舉絕不會一帆風順,我們勢必要面對和解決很多困難,登陸火星,移民火星到底有多難呢?
載人火箭從地球發射後,到返回地球期間,任何一個階段發生狀況都必須靠航天員立即自行搶救,無法靠地球給予任何救援。因為即使已近接近光速的無線電波,傳遞單程也需要近13分鍾,一來一往之間就要花掉26分鍾的時間,根本來不及。那麼從地球到火星到底需要花多長時間呢?地球到火星最近時約5500萬公里,最遠時則可達幾近4億公里遠。
大家可能很難想像4億公里的距離有多遠,這個數字是地球到月球的千倍,過去我們到月球需要三天的時間,大家可以參照對比一下。
4. 歷時「驚魂九分鍾」祝融號成功登陸火星,為什麼比美國多了兩分鍾
大家好,我是核桃。
據新華社消息,5月15日,天問一號探測器的著陸巡視器成功著陸於火星烏托邦平原南部的預選著陸區。登陸火星是出了名的危險,失敗的任務比成功多。根據美國登陸火星的資料現實,其中最關鍵的一步,就是要經歷傳說中的「恐怖7分鍾」,從火星車以超音速進入火星稀薄的大氣層開始,直到7分鍾後到達火星表面為止。 實際上,天問一號這段經歷用了9分鍾。
為什美國用時7分鍾,而中國用了9分鍾呢?這多出來的兩分鍾去哪了呢?其實火星著陸的持續時間受到很多因素的影響,比如沖入火星大氣的速度、角度、地點和時間等等。還要考慮當時的天氣狀態和著陸使用的技術等等。根據不同的條件,總體著陸時間其實是在7到10分鍾的一個范圍時間段。
再加上我國選用的著陸技術也和美國的不一樣。根據大量的研究和實踐,全球大致有三種比較安全的登陸方式,不過原理基本相同。都是依靠火星大氣對進入艙和降落傘產生的阻力以及探測器上緩沖發動機的反推,把高速飛行的火星探測器在著陸火星表面時速度減為零。
第一種方式是美國常用的方式,為氣囊彈跳式。這種方式採用降落傘加上氣囊彈跳方式著陸。美國的「火星探路者」、勇氣號和機遇號火星車都採用這種著陸方式。
第二種是反推著陸腿式。美國的海盜1號和2號、鳳凰號、洞察號以及我國的「祝融」火星車都採用這種著陸方式,即降落傘 緩沖發動機反推 著陸腿方式著陸。
第三種著陸方式是空中吊機式。美國好奇號和毅力號火星車都採用這種著陸方式,即降落傘 緩沖發動機反推 空中吊車的方式著陸。這種著陸方式最為復雜,成本最高,技術最先進,可滿足重量更大的探測器軟著陸要求。
中國採用的是第二種方式,即減速懸停+四腿著陸。整個著陸過程被分為4步,所有的步驟都是為了安全快速地把著陸速度降下來並精準地降落到預定地點。
第一步是依靠火星大氣的阻力,用約290秒把裝有著陸巡視器的進入艙速度從4.8千米/秒減速到460米/秒,我們稱之為氣動減速段。
第二步進入艙打開降落傘,用約90秒把速度由460米/秒降到95米/秒。在這階段需要時刻注意大氣層的風向和風速,這會對著陸點造成影響。
第三步就是動力減速段,進入艙要把大底和背罩拋掉,露出了著陸平台和火星車。平台上的大推力緩沖發動機開始工作,進一步減速,用80秒把速度減小到3.6米/秒。
最後就是第四步了,走到這一步基本上算是挺安全了,著陸巡視器只需要在高度降為100米的時候速度基本上降到0,然後通過多種相機和感測器會對地面進行采樣,觀察地面,尋找最安全的著陸地點,最後用4個著陸腿進行緩沖,安全在火星表面軟著陸就可以了。
所以中國比美國多出2分鍾時間是很正常的事情,畢竟不論是時間地點,進入角度和著陸方式都不一樣。成功著陸火星後,祝融號火星車就會開始它的工作了,並為我們帶來火星的最新資訊。
#中國首次!天問一號成功降落火星# #天問一號探測器著陸火星# #天問一號著陸的「驚魂九分鍾」#
5. 登陸火星有多難,為什麼載人登月過了51年,人類還沒到火星
人類早在1969年就實現了登陸登月,然而51年過去了,載人登陸火星至今是紙上談兵,並沒有任何一個國家擁有這項技術。
6. 火星距離地球最近時才5500萬公里,為何火星車要飛8個月才能抵達
火星是距離太陽第四近的行星,位於地球公轉軌道的外側,近十幾年關於探測地外行星的新聞,大多來自火星探測。
中國國家航天局近期公布了很多關於火星的照片,都是「祝融號」傳回來的。中國在火星探測領域,已經實現了繞飛、著陸和巡視探測三項任務,接下來就是帶回土壤樣品。
有個問題可能困擾著很多朋友,火星距離地球這么遠,人類是怎麼做到把探測器送上火星的?真的像科幻片中演的那樣,操控宇宙飛船直達火星嗎?事實上從地球到火星,遠比影視劇中演繹的要復雜,而且復雜的多。
火星與地球的距離不是固定的,這是因為兩者公轉周期並不一致。火星距離地球最近時,大約5500萬公里,而最遠時達到了4億公里。
火星繞太陽轉一圈需要686天23小時,地球是365天。也就是說,火星距離地球最近的時間窗口期,26個月才會出現一次。
即便是5500萬公里,也是非常遙遠的距離,而且火星探測器要走的路程,遠不止這么點距離,探測器要繞一條大概3億公里的遠路,才能抵達火星附近。
下面我們就來看一下,從地球發射探測器到火星,究竟要經歷幾個過程?人類又是如何克服這些問題的?
討論火星探測器離開地球,就不得不討論三大宇宙速度。當航天器的速度達到7.9公里/時,就可以繞地飛行,比如人造衛星和空間站,都是以這個速度在飛行,7.9公里/秒就是第一宇宙速度。
而想要擺脫地球引力,就需要比第一宇宙速度更快的速度,至少11.2公里/秒的第二宇宙速度。由於地球大氣阻力的影響,從地面直接發射的火箭,很難達到這個速度,必須先將探測器發射到近地軌道,然後再加速到第二宇宙速度。
探測器以11.2公里/秒的最低速度逃離地球之後,還做不到自由翱翔。因為太陽引力控制了探測器的飛行路線。想要突破太陽引力的影響,沖出太陽系,航天器的速度最低要達到16.7公里/秒,這就是第三宇宙速度。
不過我們討論的是到達火星,還在太陽系范圍內,不需要擺脫太陽引力,只需達到第二宇宙速度就可以了。
然而,離開地球進入環繞地球的軌道就已經非常困難了,巨大的火箭需要消耗天量的燃料才能把數噸重的物體送入太空。
現在的火箭,平均自重100噸,也僅能運送3 5噸重的航天器進入近地軌道(200公里 2000公里之間)。如果將衛星發送到35786公里高的地球同步軌道,就必須採用三級以及三級以上的火箭,這樣的話火箭運送能力會降低一般。
如果想讓航天器飛得更遠一些,來到38萬公里處的月球上,探測器重量只能占火箭重量的1% 2%之間。美國阿波羅計劃,使用的是土星五號火箭,重達3000噸,僅能運送45噸左右的飛船到地月轉移軌道。
現在我們要做的,是將探測器送到5500萬公里之外的火星上,其難度可想而知。如果按照現在的火箭運力,是不可能將探測器直接發射到火星上的,探測器需要通過霍曼轉移軌道才能抵達,後面我們會重點介紹,此處暫時不提。
也就是說,人類目前的巨型火箭,只負責把讓火星探測器擺脫地球引力,而不是送到火星,即便如此也是極大的挑戰。
我們就拿美國的「好奇號」火星車舉例,運載「好奇號」的火箭是宇宙神5-541火箭,核心推動部分包括1個宇宙神-5 型核心級、4個固體助推器和1個半人馬上面級發動機,使用了5.4米直徑的超大整流罩。
火箭的總重高達531噸,而其負責運送的好奇號組合僅重3.8噸,運載效率僅為0.7%。而且這3.8噸當中,火星車核心部分僅佔0.9噸,其餘大部分是為火星車著陸准備的。
所以說,發射探測器到火星,第一步要做的就是使用大型運載火箭,讓探測器擺脫地球引力的控制。
現在我們的探測器已經擺脫了地球引力,正以相對太陽32.7公里/的速度向火星奔去。
你沒有看錯,就是32.7公里/秒,因為探測器從地球出發時,就已經獲得了一個來自地球公轉的速度,前面我們所說的三大宇宙速度,是相對地球而言的。
具體這個速度是如何計算的,我們這里就不展開說了,你只需要直到探測器的飛行速度非常快就好了。
按照這個速度,結合火星與地球最近時5500萬公里的距離,如果走直線的話,按理說探測器不到20天就可以抵達火星了。
但是我們前面已經說過,探測器不能走直線飛行,因為沒有足夠大的宇宙飛船,來提供如此遠程奔襲所需要的燃料。所以探測器走了一條幾乎不需要動力的一條路,只是這條路比較遠!
航天器在太空中的運行軌跡,一定要符合萬有引力定律和開普勒天體運行三大定律,探測器的路線必須是橢圓形的,這樣才可以充分利用星球之間的引力關系。
1925年,沃爾特·霍曼博士給出了這種星際旅行的最佳解決方案,該方案因此被後人叫作霍曼轉移軌道,它是以節約能量為原則的理想方案。
霍曼轉移軌道的思路大致是:在地球和火星的環繞太陽的軌道之間選擇一條橢圓路線,橢圓與地球運行的軌跡外切,與火星運行的軌跡內切,以太陽為橢圓的一個焦點。
探測器擺脫地球引力之後,已經獲得了一個來自地球公轉給予的速度,探測器只需在此速度上加速即可。可以理解為探測器從地球公轉軌道上出發,朝著火星公轉軌道飛行,不是直接飛過去,而是沿著霍曼轉移軌道切過去。當探測器進入火星公轉軌道後,再點燃燃料,增加一定的速度來追趕火星。
整個過程中,探測器只啟動了兩次動力系統,一次是加速離開地球軌道,進入霍曼轉移軌道,一次是快要抵達火星時從霍曼轉移軌道上脫離,追趕火星。
霍曼轉移軌道最大的優勢就是節省燃料,探測器不需要建造成超大號宇宙飛船那樣,它的燃料消耗非常少。
但是霍曼轉移軌道的缺點也很明顯,就是飛行時間很長,探測器必須按部就班的按照橢圓軌道運動,走完整個橢圓近一半的路程。
火星與地球最近時的距離大約5500萬公里,而標准霍曼轉移軌道卻長達6億公里,探測器需要飛行至少260天左右。
這是探測器登陸火星的第二步,它必須要沿著霍曼轉移軌道,奔襲至少3億公里的路程!
經過億里跋涉,探測器終於到了距離火星比較近的位置,但在著陸火星之前,探測器先要進入火星衛星軌道。因為直接著陸的結局,就是探測器直接撞向火星,探測任務就功虧一簣了。
探測器靠著推力系統,讓自身運行軌跡與火星軌跡重合,兩者相對太陽的速度幾乎一樣,此時,火星引力將起到主導作用。在探測器自身能力有限的情況下,火星引力很容易使其加速,從火星附近飛過或者直接撞向火星。
如果探測器擁有很強的動力系統,會很容易切入火星軌道,然而現實情況是,探測器所攜帶的燃料非常有限。探測器上的每一滴燃料都是從遙遠的地球運過來的,如果用來減速就真的太浪費了,而且火星車著陸之後,也需要一定的燃料來執行探測任務。
比如印度的曼加里安探測器,總重1337千克,燃料有852千克;考慮到餘下的基本結構、太陽能電池板、發動機和基本控制導航器件等,真正用於科研的設備僅有13千克左右。由此可見燃料重量對火星探測器的巨大影響。
為了以最低的燃料消耗,達到進入火星衛星軌道的目的,科學家們絞盡腦汁,終於想出了一個方案:空氣剎車!
火星探測器到達火星附近之後,張開太陽能帆板,通過與火星極其稀薄的大氣摩擦,逐漸降低橢圓軌道,靠近火星。美國航空航天局總結,利用空氣剎車方案,足足節省了600千克燃料。這是一個了不起的成就。
不知道讀者朋友們看到這里會有什麼感受,很多人只知道火星探測比較難,但從未想過有這么難!
這是探測器飛往火星的第三步,想方設法切入火星衛星軌道,距離著陸只差最後一步,而這最後的一步才是最具挑戰性的過程!
探測器登陸火星,終於迎來了最後一步:平穩著陸,這一步如果做不好,前面的努力就都白費了。
為了方便理解,我們先來看一下航天器在地球上是如何著陸的,我們選擇載人航天的返回著陸來舉例。因為火星探測器內部,承載著火星車這類核心儀器,必須平穩著陸,就像載人返回那樣。
載人航天飛船著陸時要先調整好角度,飛船不能直上直下沖進大氣層,其返回軌跡要與地面形成一個3度左右的夾角。如果夾角過大,飛船會和大氣層產生過量摩擦而溫度太高,如果夾角太小,就會像打水漂一樣,從大氣層附近掠過,就無法返回地球了。
當飛船距離地面10公里左右的時候,由於大氣摩擦作用,速度已經降下來了,但還是太快。此時飛船就會打開巨大的降落傘,讓速度變得更慢。到了快接近地面是,飛船啟動反推系統,最終將飛船的速度降到2米/秒左右。
載人飛船著陸地球都如此困難,在火星上著陸就更加困難了,即便是無人探測器,著陸火星都比返回地球要復雜的多。
火星上的大氣層比較稀薄,但同時引力也較小,所以探測器也可以利用空氣阻力來減速。但是火星探測器的速度非常快,跟大氣摩擦產生的熱量也非常高,溫度能夠達到2100 。而且著陸器從到達火星大氣邊緣,但最終著陸,只有大約7分鍾時間。
在這七分鍾時間里,探測器要面對高速、高溫、撞擊等極端挑戰,在接近火星地面時,著陸器的反推系統會啟動。此時雷達迅速打開,探測著陸點的環境,探測器要選擇一塊平整的地形著陸。
整個著陸過程,包括最後選擇地形的過程,探測器只能靠自帶的智能系統控制完成。因為以火星與地球的距離,無線電信號傳輸都需要二十分鍾以上的時間,根本無法在地求上實時遙控探測器著陸。
歷經千辛萬苦的探測器,終於平穩著陸在火星上了,接下來就可以開展巡視探測任務了!
以上就是探測器從地球到達火星的過程,這跟科幻小說中寫的相差很大。尤其是探測器需要通過霍曼轉移軌道,繞這么個大圈子才能抵達火星,這也是火星探測器飛行時間長的原因。
關於探測器抵達火星的話題,就簡單的介紹到這里,讀者朋友有其他觀點的,歡迎在下方評論區發表意見!
7. 天問一號已入火星軌道,為何要等三個月才登陸火星
3000N的軌道控制發動機點火15分鍾後,中國首個火星探測器天問一號近火制動成功,於2021年2月10日19點52分進入了近地點軌道為400千米、周期約為10個火星日、傾角約為10?的大橢圓軌道,這是繼阿聯酋希望號在2月9日入軌火星後近期第二個到達火星的探測器。
而天問一號,則因為有一個軌道器,所以不得不消耗大量燃料減速入軌,當然有環繞探測器就相當於有一個在火星軌道上的中繼以及領路人,同時也將獲得大量火星地面上無法獲取的數據(NASA不缺火星環繞探測器,當前軌道上NASA有三個探測器,還有一輛火星車,和固定的洞察號)。
8. 火星和地球相隔2億公里,如果我們要上火星,需要多長時間
自從阿波羅飛船成功登月後,美國NASA的「太空野心」也越來越大。 於是NASA公布了這樣的航天計劃,要在2033年將宇航員送上火星,並且還要在火星上生存2年。
這個消息一經問世立即引起一片嘩然,有不少人認為這是天方夜譚,那麼問題來了,人類目前的 科技 水平真的能登上火星嗎?火星和地球相隔2億公里,如果我們要著陸火星,又需要多長時間呢?
如果想弄明白這個問題,我們首先要計算的是距離。目前已知月球與地球的距離是38萬公里,阿波羅十一號探月飛船從地球出發到月球用了七十五個小時五十分鍾,也就是三天多一點的時間。
而火星距離地球的平均距離為2億公里,最近點也有5500萬公里了,隨著 科技 的進步,目前最快的載人飛船是阿波羅指令艙,速度可以達到每小時39896公里。 這么一算,如果飛船僥幸碰上了地球與火星的最近點,可能57天就到達了,若是碰到了最遠點,那就需要208天,也就是七個月左右。
當然這還是非常理想的情況下,但實際情況遠遠沒有那麼簡單,這是因為地球和火星始終在運動,並且宇宙飛船為了節省燃料需要在軌道上運行,所以宇宙飛船根本不是直線奔向火星的。這就導致人類發往火星的無人探測器,用時最短的水手7號都需要耗時128天, 那麼載人飛船想要去火星,科學家的實際預測是580天。
光是飛往火星的單程票就要用一年半的時間,那麼載人飛船在實際航行過程中,還會遇到哪些難題呢?
首先是燃料問題。 載人飛船總不能把宇航員放在火星上就永遠不回來了,所以載人飛船光是往返雙程票就需要三年的時間。再加上宇航員飛往火星的過程中不可能不吃不喝,那麼飛船上還要存放宇航員三年的必要物資和口糧,存放物資就不得不擴大宇宙飛船的空間。
這么一看,超長的飛行時間,超大型的宇宙飛船,直接從地面發射飛船就需要推力非常大的火箭,勢必也需要消耗更多的燃料。
面對這個問題,有航天專家提出了這樣的運載策略, 先把飛船的零件和宇航員需要的物資運送到月球空間站基地, 經過組裝後再進行發射。這是因為月球上預計有數億噸冰,不僅能夠解決宇航員的飲水問題,還能用於製造液氧和液氫,為火箭燃料進行續航。
其次是惡劣的太空天氣。 宇航員在乘坐飛船前往火星的過程中,將會遭遇到很多外太空的惡劣天氣,比如太陽風暴和宇宙射線。所以為了保護宇航員避免遭受放射性物質的傷害。宇宙飛船必須要具備防護設備,醫療設備,以及預報太空天氣的能力。
尤其是當宇宙飛船遭遇太空輻射時,與地球表面取得聯系的無線電信號就會受到干擾,因此當宇航員遭遇到外太空突發狀況時,只能依靠飛船的自動控制系統和宇航員的自身經驗來解決問題。這對宇航員飛往火星的訓練科目,和對宇宙飛船的功能完善,都是非常大的考驗。
最後是宇航員面臨的傷病問題。 從地球飛往火星的旅程動則一兩年,宇航員長期處於沒有重力的狀態下, 會出現肌肉鬆弛,骨質疏鬆,甚至是免疫功能全面退化等太空綜合征。 這些疾病也會讓宇航員更容易受到細菌感染和病毒侵襲。
如果在宇航員免疫力低下的情況下,安全著陸火星了,能否適應火星地面環境又是一大難關。 這是因為火星上白天零上20度,而夜晚則是零下150度,晝夜溫差非常的大。並且由於火星大氣稀薄,導致保溫效果差,如果宇航員站在火星上,會感覺腳部溫暖如春,而鼻子快要被凍掉了。這種環境對本身已經非常脆弱的宇航員無疑是極大的考驗。
而根據NASA的計劃,是打算讓宇航員在火星上停留兩年,所以宇航員還面臨著在火星種菜,利用循環水等問題,這些都非常考驗人類目前的 科技 水平。
由此說來,NASA飛往火星的計劃還真是困難重重,那麼人類的火星 探索 計劃就永遠成為泡影了嗎?當然不是,從技術上來看絕對沒有問題,重要的是值不值得去火星,以及錢夠不夠用的問題。
登陸火星這項計劃,早在阿波羅登月時期美國就提起過,那時的航天 科技 技術,就已經具備了登陸火星的初級規模。再加上美國宇宙 探索 公司SpaceX一直腦洞大開,對火星移民改造計劃野心勃勃,所以飛往火星的航天 科技 也一直在進步。如果當時美國政府不計成本大量燒錢往裡投資,說不定真在70年代就完成了載人登陸火星計劃了。
但問題就在於美國不繼續燒錢了。 如果想要繼續實現飛往火星計劃,NASA起碼要再擴大十倍的投資預算。於是不少納稅人強烈抗議,要求這些財政預算不要搞什麼火星 科技 ,而是投給國家基礎建設和公共教育。
畢竟蘇聯解體了,再也沒有人和美國爭奪世界大哥的地位了,所以航天技術已經處於制霸全球地位的美國,就算想勞民傷財再搞一把火星計劃,也得掂量掂量能不能引起民憤民怨。
最後是值不值得去火星的問題。 如果人們在火星上發現了有利於人類的新型礦產,或者發現了威脅人類生存的外星人,別說是2033年實現登陸火星計劃了,一激動2023年登陸火星都有可能。
所以關於人類登陸火星到底需要多長時間,表面上來看是距離問題,以及航天 科技 技術問題,而實則是幾國爭霸和zf願不願意再投錢的問題。對此有網友說,假設世界更改國際法,說誰先登陸火星誰就能霸佔火星領土和經濟專區,相信人類載人飛船登陸火星,指日可待。
9. 火星距離地球2億公里,宇航員若要上火星,需要多長時間
人類已經成功登上了月球,下一步就是 登陸火星 。可是,距離人類最後一次登陸月球已經過去了半個世紀,為何人類 遲遲不登陸火星呢 ?難道人類對火星已經失去興趣了嗎?
並不是人類對火星沒有興趣,反而是 興趣大增 。但是好奇歸好奇,登上火星 不是那麼簡單 的事。
那麼比起登陸月球,登陸火星存在什麼困難?人類應該怎樣登陸火星?登上火星之後又會有哪些危險?我們未來應該怎樣發展火星計劃?火星距離地球 2億公里 ,宇航員到火星,需要多久呢?
很多人認為登陸火星和登陸月球就 只是距離不同的差別 ,這樣想未免太看不起火星了。按照輩分,火星是地球的弟弟、月球的叔叔;按照天體等級,火星是行星,月球是衛星,火星比月球高出了 一個等級 。因此,登陸火星和登陸月球完全是 兩回事 !
首先就是 距離 ,月球距離地球的平均距離為 38萬公里 ,一般來說,從地球上發射飛船到降落到月球上,只需要4天的時間。而火星與地球的平均距離為 2億公里 ,最近點大約5500萬公里,以最近點來看,大約需要 580天 。
其實 燃料 問題到很好解決,畢竟人類的幾個 探測器已經成功著陸 火星了,最難的是宇航員需要的 物質 。一來一返所需要的時間都得 三年了 !一般來說這種登陸需要配備三名宇航員,一個成年人一天需要 3公斤 的食物和水。這樣算下來,光是宇航員的飲食就要10噸左右。飛船上「寸土寸金」,這已經 嚴重壓縮 了其他物質的空間。
其次就是,從火星上 返回十分困難 ,至今還沒有哪個探測器做到 有去有回的 。這沒有載人的都不敢貿然回來,更別說載人登火星了。人類想要登上火星,起碼必須做到有無人探測器回來的先例才可以。往返意味著必須 攜帶大量的燃料 ,這對未來登陸火星的飛船有著極高的要求。
最後就是,火星的情況也和地球 完全不一樣 ,人類是在確定沒有任何生命的情況下登陸的月球。但是火星是 被懷疑存在生命的 ,沒有發現只是因為人類目前 探索 的范圍太小。
如果上面有生命,它們被宇航員攜帶 進入返回艙 ,然後又被帶回地球,會引發科學家都 預測不到的後果 。就好比火星的土壤,很多人都希望能從火星的土壤里 種出土豆 ,如果攜帶會生命,恐怕會 長出「E.T.」 。
雖然困難重重,可並不代表人類不會登火星,目前幾個航天大國,都在開啟自己的 登陸火星計劃 。那麼登陸火星需要做哪些 准備 ?
火星圍繞太陽的軌道是一個 橢圓形 ,距離地球最近的點是 大約5500萬公里 ,最遠的點則達到了4億公里,因此人類若是要登錄火星,就得挑選好時間,趁著地球和火星距離比較 近的時候發射 ,這樣既能節省時間,也能節省燃料。
在運載火箭上, 規格 會遠超過當年發射阿波羅計劃的一系列火箭, 容量會更大 。必須保障航天員的供應以及航行過程中的燃料。宇航員的 航天服 很有可能會被丟棄,因為無法保證上面粘上的火星土壤里是否存在生命。由此可見,登陸火星還必須投入 巨額的資金 。
這裡面有一個巨大的考驗,那就是宇航員需要一直在密閉空間內生活,這對其心理素質是一個嚴格的考驗。目前在太空中停留時間最久的航天員是前蘇聯的 克里卡廖夫 ,累計停留時間為 803天9小時39分鍾 ,此記錄至今 無人打破 。
值得一提的是,克里卡廖夫第二次執行任務的時候,在太空中 遇上了蘇聯解體 ,導致其無法返回,他在空間站停留了 311天 。據稱,回來後的克里卡廖夫身體 十分虛弱 ,這是因為航天員在太空中呆的時間越長,骨骼里的 鈣質流失 會越嚴重,視力也會越弱。
想像一下,宇航員需要在太空中執行 接近三年 的任務,並且大部分的時間都必須在 狹窄的飛行艙內 。在這過程中,他們還面臨來自太空的危險,比如小行星、彗星等天體的撞擊,這對宇航員的生理和心理都是巨大的壓力。到達火星表面後,宇航員還得面臨更多的 未知危險 。
火星的引力是地球的 37.5% ,宇航員登陸之後,需要一定的時間 適應火星的重力 。此外火星的氣壓非常弱,不到地球大氣壓的 1% ,這就表明,火星宇航服必須 非常厚重 ,這樣才能保證宇航員體內外氣壓的平衡,不然會被人體內的氣壓漲破肚皮。
適應了火星的引力和氣壓,宇航員還得 面臨火星的低溫 ,由於與太陽的距離遠大於地球和月球,火星表面的平均氣溫只有 零下60度 ,最低溫度可以達到零下80度,就算是最熱的赤道,白天的氣溫 也只有17度 。可以說火星嚴重與自己的名字不符合,是顆名副其實的 冷凍星球 ,一點都沒有火一樣的熱度。
此外,火星的 大氣非常稀薄 ,整個表面完全暴露在太陽的輻射之下,宇航員需要面對數倍與地球表面的 射線強度 執行任務。
科學家們推測,可能在十多億年前,火星是 存在生命的 ,不過由於太陽溫度的逐漸升高,火星的質量太小,無法形成大氣層,表面的水在太陽的輻射下分解成氫氣和氧氣。在大約10億年前,火星 徹底失去 了自己的 液態水 ,變成了今天的模樣。
但是科學家們認為,這樣的變化並沒有讓火星的生命就此絕跡,很有可能在 土壤的深層 還存在液態水,裡面還保留著火星的生命火種。
如果宇航員登上火星, 採集土壤樣本 ,結果不小心將火星的生命帶出來,再因此帶回地球。這些生命來到地球後,萬一發生了 前所未有的變異 ,後果不堪設想。既然 探索 火星存在這么大的危險,為何人類還對其 十分執著呢 ?
人類如此迫切地想要登陸火星,不是為了火星的資源,而是為了 以火星為跳板 ,去往更遠的 星際空間 。幾乎所有的科學家都認為,人類會離開我們的地球,移民前往新的居住地,因為地球會變得越來越無法生存。然而就目前來看,另外七顆行星 均不適合居住 ,考慮到與太陽的距離,金星和火星是 沒有選擇的選擇 。
金星 上的溫室效應比地球還嚴重,平均氣溫在 400度左右 ,相比起來,火星就好多了,雖然它很冷,但是溫度與地球的南極相差不遠,人類可以建立基地,居住在裡面。為此在上個世紀八十年代,美國實行了「 生物圈2號 」實驗,最後以 失敗告終 。這表明人類想要徹底離開地球生態,還有很長的路要走。
不管怎樣,人類想要登陸火星的 心已經非常堅定 , 馬斯克的火星計劃 甚至是有去無回,卻仍然 有很多人想要參與 ,作為人類登上火星的先驅,對於這些宇航員來說,是偉大而又悲壯的。但願有一天,我們的宇航員能夠安全著陸火星,再安全返回地球。