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倒计时,三国竞奔火星!

访客 资讯 2020-07-14 10:12:32 13329 0

掐指一算,这个7月注定是热闹的。目前为止,7月份将会有3个国家计划发射火星探测器,分别是阿联酋,中国和美国。欧洲航天局与俄罗斯航天局合作的“火星太空生物学(ExoMars)”计划的探测器本应该也是这次“玩火”大队的一员,但是受到今年新冠疫情的影响,该计划不得不推迟到下一个窗口。

 

首先,我们来看一下,为什么大家都选择在这个时间点发射火星探测器?

 

通俗易懂地说,现阶段正好是地球和火星离得很近的时候。由于地球和火星的两个轨道都是椭圆形的,火星绕太阳一圈需要不到两个地球年,于是就造成了地球和火星的空间距离上的变化。而当火星和地球相距最近的时候,正是发射探测器的完美时机,因为此时需要飞行的距离是最短的。

 

飞行距离短意味着所需要的燃料就少。要知道,运送一个航天器上天所需要的燃料很多,约占总重量的50%,甚至更多。如果我们选择在其他的时间发射探测器,探测器需要飞得更远更快,那就需要更多的燃料提供动力来推动它到达目的地,费力费时不说,还费钱。

 

所以,如果选择在两颗星球离得最近的时候发射,则意味着路程短,携带的燃料相对较少,那么成本也就更低,这可是一个一举多得的机会。在太空探索领域,我们称之为“窗口期”。大约每隔26个月才会出现一次适合从地球发射探测器到火星的机会。所以,如果错过这个窗口期,就要等下一个窗口期了,比如欧洲和俄罗斯合作的 “火星太空生物学 “计划就不得不推迟到2022年

 

霍曼转移轨道

 

在太空动力学中,霍曼转移轨道是一种变换太空船轨道的方法,途中只需要两次引擎推进,相对节省燃料。从地球发射探测器去火星,就需要利用此方法。如果图中1表示地球轨道,那么2就是霍曼转移轨道,3就是火星轨道。通过两次加速来达到预定的火星轨道。所以在窗口期发射的探测器通过霍曼转移轨道走的路程是较短的。

倒计时,三国竞奔火星!

Credit:https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit

倒计时,三国竞奔火星!

▲如图所示,其中的地火转移轨道即为霍曼转移轨道,对应着上图的黄色轨道2

 

Credit:果壳

 

除了26个月才有一次的窗口期外,火星作为太空竞赛的下一个主战场也是大家争相扎堆发射探测器的原因之一。那么接下来,就有请我们的三位选手。

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