美国担心的事要发生了?我国计划2028年火星采样,设想方案出炉

姿势分子knowledge 2023-02-17 10:48:32

美国专家最担心的事,或许真的要发生了!中国航天技术的发展,再也不是他们能限制得住的了!

2020年7月30日,美国宇航局的毅力号火星车发射升空,并于次年2月19日着陆于火星表面。毅力号火星车是目前世界上最先进的火星探测器,它甚至在进行着史无前例的人类壮举,那就是在火星表面采集岩石样本,准备带回地球供科学家研究。

别看毅力号火星车风风火火地采集样本,实则它没有能力将这些样本带回地球。它只能将这些样本暂时储存起来,等到未来的航天器前往火星,才能带回地球来。

就在这些样品管苦苦等待着回家的“列车”的同时,我国也在进行着火星采样任务的研发工作。而且,按照目前两国公布的计划来看,我国很有可能后来居上,抢在美国前面把火星样本带回地球。

就在毅力号火星车升空前的一个星期,我国的祝融号火星车也发射升空,并于次年5月15日顺利着陆于火星表面,让我国成为了世界上第二个成功进行火星表面探索的国家。祝融号的着陆给我们提供了丰富的经验,打下了良好的基础。凭借本次成功,我国科学家提出了更宏伟的计划,那就是实施火星表面采样的任务。

尽管我们已经在月球表面成功采集样本并带了回来,也实现了火星表面的软着陆,但火星表面采样绝不是1+1=2的简单算术题,其难度要大得多。首先,我们的火箭运载能力就是一个难题,目前我们的重型运载火箭仍在研发之中,距离投入使用还有很长的路要走。

除了这些基础问题之外,我们还需要考虑到一个问题,那就是火星表面的环境。最近,我国科学家分析了火星沙尘暴对探测器的影响,这对我们制定火星表面采样计划有重要的参考价值。

火星的沙尘暴比地球要剧烈得多,最狂暴的时候甚至可能会覆盖火星的整个半球。且不论它对探测器的直接影响,仅仅是沙尘落在太阳能电池板上,就会导致探测器能源不足,难以运行。

2018年6月,火星表面刮起了恐怖的沙尘暴,美国宇航局的机遇号火星车由此失联。2022年,他们的洞察号着陆器也因为电量过低,在传回了最后一张照片后,基本确定无法重启。

凭借着多年来人类对火星的观测,以及我们自己的天问一号火星探测任务带来的数据,我国科学家对火星沙尘暴有了更多的了解,这对于我们选择发射时机有重要的帮助。

除了沙尘暴之外,我们还有一个问题要考虑,那就是火星探测的窗口期。目前人类的火箭运载能力仍然很有限,必须要尽可能缩短航行的距离,因此只有在迎来窗口期的时候才能发射航天器。在计算了火星和地球的运行规律后,天文学家得出结论:火星探测窗口期平均每26个月,也就是两年多出现一次。

按照目前的计划和研发进度,我国科学家认为,我们在2030年之前是有条件实现这个宏伟计划的。中国探月工程总设计师吴伟仁也指出,我们有计划在2030年之前实现火星采样返回任务。

以2030年前探测器返回地球进行时间上的倒退,我们最后的发射窗口期就在2028年到来。也就是说,我国很可能在2028年发射下一个火星探测器——天问三号,这个时间点也是天问一号火星探测任务工程总设计师张荣桥曾经提到的。

不过,天问三号和天问一号还是有所不同的,因为火星表面采样任务过于复杂,对火箭的运载能力提出的要求也更高。因此,在天问三号任务中,我们需要发射两枚火箭才可以。其中一枚火箭运载的是着上组合体,也就是火星表面着陆器以及上升器;另一枚火箭运载的是轨返组合体,也就是轨道器和返回舱。

在这种情况下,我国专家又提出了两种不同的方案——

方案一:两枚运载火箭同时发射于2028年11月,于2029年9月前后抵达火星。如果我们的运载能力真的达到更高的水准,或许也能仅仅通过一发火箭就实现这个目标。

方案二:2028年1~3月期间,首先将着上组合体发射升空,抵达火星后直接进入火星大气,实施软着陆。同年11月,轨返组合体发射升空。

说起来,第二种方案和我国未来即将实施的载人登月计划很相似。根据计划,我们将要在2030年左右实现载人登月的壮举,目前的计划同样是分两次发射。

这么看来,火星表面采样也是对载人登月的一次预演。火星距离我们更加遥远,如果我们连火星采样返回计划都能顺利实施,相信可以为载人登月提供更多的经验和信心。

我们知道,前不久,美国刚刚实施了阿尔忒弥斯一号任务,踏出了重返月球的第一步。他们之所以如此着急,就是害怕我国在航天领域超过他们。美国专家的看法是:单纯看载人登月这项任务,中国连火箭都还没造出来,肯定追不上美国;但把目光放得更长远,考虑到火星采样返回以及建立月球科研站这样的宏大计划,中国很可能会抢了美国的先机。

不论是上面提到的哪一个方案,我国都有望在2030年左右完成采样,并于2031年将火星样本带回地球。研究人员参考火星沙尘暴规律后建议:着上组合体的最优发射窗口期是2028年1月,并且在确定着陆区域后进一步展开沙尘暴的专项评估,建立预测流程和应对策略,确保采样计划的顺利进行。

而美国毅力号火星车采集的样本,目前还留在火星表面。根据计划,它们可能在2033年左右才被带回地球。如果双方的计划都没有变化的话,我国就真的要后来居上了。

多年以来,美国一直在苦心积虑地阻挠我国航天事业发展,还搞出了沃尔夫条款之类的措施,限制美国宇航局与我国的合作,防止技术泄露。这种阻挠反而成为了我们自主研发的动力,让我国航天技术发展得更加迅猛。

这么看来,美国宇航局局长又要借着我国的航天事业,去找美国国会要钱了。祝他好运吧……

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