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日前在南京大學(xué)的一次研討會(huì)上，中國(guó)火星任務(wù)天問(wèn)一號(hào)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫澤洲報(bào)告了中國(guó)火星樣本返回任務(wù)，其任務(wù)指向?yàn)?031年7月返回。 如果各位熟悉NASA-ESA的采樣返回計(jì)劃的話，那么一定會(huì)發(fā)現(xiàn)中國(guó)的火星采樣返回，整整比NASA提早了2年，后發(fā)先至，這下輪到NASA傻眼了！ 天問(wèn)三號(hào)：火星采樣返回計(jì)劃；從天問(wèn)一號(hào)總設(shè)計(jì)師孫澤洲在南京大學(xué)的研討會(huì)上公布的數(shù)據(jù)，執(zhí)行火星采樣返回任務(wù)計(jì)劃的結(jié)構(gòu)與嫦娥5號(hào)飛船相似！ 火星版嫦娥五號(hào)？ 探測(cè)器主要由兩個(gè)組成部分，分別是軌返組合體和著上組合體：
工作過(guò)程為兩個(gè)組合體分別由兩枚長(zhǎng)征五號(hào)火箭將軌返組合體和著上組合體送至火星軌道，然后著上組合體著陸火星，完成采樣后再?gòu)幕鹦潜砻嫫痫w，與軌返組合體完成樣品轉(zhuǎn)移后返回地球。 這個(gè)方式看起來(lái)是不是非常熟悉？沒(méi)錯(cuò)，與由軌道器、返回器、上升器和著陸器組成的嫦娥五號(hào)非常相似，組合體的采樣工作過(guò)程是長(zhǎng)征五號(hào)將組合體送至月球軌道，上升器和著陸器組合體抵達(dá)月面采樣后，上升器起飛返回月球軌道與軌道器完成樣品轉(zhuǎn)移后返回地球。 為什么要用兩枚長(zhǎng)征五號(hào)火箭？ 原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橐幻哆\(yùn)力不夠！火星采樣返回，人類(lèi)將第一次采集到太陽(yáng)系另一顆行星上的巖石，和月球的近距離和小行星的微弱重力環(huán)境不一樣，火星采樣返回難度極大，最大的差別就是距離，火星最近時(shí)也有5500萬(wàn)千米，而最遠(yuǎn)則超過(guò)4億千米。 而最難的就是采樣后從火星表面起飛進(jìn)入火星軌道，這也是人類(lèi)第一次從一顆有大氣層的天體上返回，所以這個(gè)計(jì)劃就比月球采樣返回的難度要高一個(gè)數(shù)量級(jí)。 因此這次火星采樣返回?cái)y帶的燃料將是史無(wú)前例的，因?yàn)樗枰獜纳蟽|千米外的有著與地球類(lèi)似重力環(huán)境下返回，因此組合體的重量將大大超過(guò)一枚長(zhǎng)征五號(hào)的運(yùn)力，此前曾計(jì)劃用一枚長(zhǎng)征9號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 但這個(gè)計(jì)劃同樣有備份版，而這個(gè)備份版就是一枚CZ-5B+CZ-3BG2火箭，這兩種火箭都是成熟且經(jīng)過(guò)多次發(fā)射考驗(yàn)的版本，對(duì)于火星采樣返回穩(wěn)妥一定是第一位的。 天問(wèn)一號(hào)：將為天問(wèn)三號(hào)探路 從孫澤洲總設(shè)計(jì)師公布的計(jì)劃包含了比較詳細(xì)的步驟，包括深空機(jī)動(dòng)、制動(dòng)捕獲和氣動(dòng)輔助變軌等等，如下圖： 其中有一個(gè)“氣動(dòng)輔助變軌”大家從未見(jiàn)過(guò)，火星有一個(gè)稀薄的大氣層，這是它和月球最不一樣的地方，因此在降落時(shí)首先需要熱護(hù)盾穿過(guò)火星大氣層，避免高超音速激波加熱燒毀著陸組合體，末段還會(huì)使用降落傘減速，最終火箭反推軟著陸，再次從火星起飛時(shí)也會(huì)因此而增加阻力需要會(huì)火箭增加額外的燃料。 總師透露，“氣動(dòng)輔助變軌”將會(huì)由天問(wèn)一號(hào)率先驗(yàn)證，孫澤洲表示，今年晚些時(shí)候天問(wèn)一號(hào)的軌道器將會(huì)進(jìn)行火星大氣層阻力剎車(chē)降軌實(shí)驗(yàn)，為后續(xù) Tianwen-3 火星采樣返回任務(wù)的軌道艙－返回艙組合體輔助氣動(dòng)圓軌做技術(shù)驗(yàn)證。 如果成功的話，未來(lái)將會(huì)節(jié)省大量減速燃料，因?yàn)樵谔罩袦p速將會(huì)完全由燃料反推進(jìn)行，而在穿越火星大氣層時(shí)會(huì)有強(qiáng)大的阻力，剛好可以拿來(lái)給抵達(dá)火星軌道的兩個(gè)組合體減速。盡管這個(gè)計(jì)劃整體要到2028年才會(huì)實(shí)施，但最近我們就可以看到它的進(jìn)展，等著聽(tīng)到好消息。 早就開(kāi)始的NASA-ESA計(jì)劃：為何會(huì)被中國(guó)反超？這里有一個(gè)讓NASA很是郁悶的結(jié)果，早就開(kāi)始NASA-ESA火星采樣返回的計(jì)劃，原本打算在2031年7月范圍，而中國(guó)的天問(wèn)三號(hào)也是在2031年7月返回，兩家都不約而同的指向了2031年，即使前后相差一兩天似乎也沒(méi)問(wèn)題，畢竟從4億千米外的火星歸來(lái)，沒(méi)有人會(huì)在意多一天或者少一天！ 但就在今年3月份，這計(jì)劃起變化了！事情是這樣的： 2022年3月21日，NASA國(guó)家航空暨太空總署的副行政長(zhǎng)官Thomas Zurbuchen在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院空間研究委員會(huì)的演講中宣布了一個(gè)消息：NASA和ESA考慮到目前執(zhí)行的火星采樣返回計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)太大，將原本一個(gè)計(jì)劃內(nèi)的任務(wù)分成了兩個(gè)計(jì)劃，因此任務(wù)將從2031年延遲到2033年完成。 原因是SRL計(jì)劃包括了樣本檢索和樣本發(fā)射兩個(gè)任務(wù)，包括一輛火星漫游車(chē)（樣本檢索）和著陸上升器（發(fā)射火箭送樣本到火星軌道），結(jié)果NASA工程師發(fā)現(xiàn)這個(gè)打包在一起的體積太大了，需要一個(gè)直徑高達(dá)5.4米的熱防護(hù)罩才能保證安全降落到火星。 而此前從未有過(guò)如此尺寸的防護(hù)罩保護(hù)下穿透火星大氣層，盡管技術(shù)上沒(méi)有問(wèn)題，但仍需大量技術(shù)驗(yàn)證，而這次任務(wù)要求確保完成，這個(gè)計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)太大，因此拆分成了兩個(gè)任務(wù)，分別是SRL1和SRL2。 NASA-ESA的采樣返回計(jì)劃：你無(wú)法想象的復(fù)雜 NASA-ESA的火星采樣返回計(jì)劃的第一階段，其實(shí)在2020年7月30日就出發(fā)了，就是各位熟悉的毅力號(hào)，它的任務(wù)除了探測(cè)火星以外還要采集43管樣本，包括火星巖石、土壤以及大氣與氣溶膠樣本等。 當(dāng)你以為這些樣本都存放在毅力號(hào)的某個(gè)地方時(shí)很抱歉你想錯(cuò)了，它一路丟棄這些樣本，然后毅力號(hào)輕裝上陣去執(zhí)行別的任務(wù)，然后任務(wù)中的SRL中有一臺(tái)火星漫游車(chē)，將其一個(gè)個(gè)撿回來(lái)，再送到SRL任務(wù)中的火箭內(nèi)，起飛到達(dá)火星軌道，上文中的SRL任務(wù)目前就拆分稱了SRL1和SRL2，全程如下：
怎么樣？是不是很讓人傻眼？盡管毅力號(hào)的采樣任務(wù)十分完美，但這個(gè)計(jì)劃實(shí)在太復(fù)雜了，因?yàn)樵谝懔μ?hào)后還有三個(gè)不確定具體日期的任務(wù)，目前推遲到2033年，還是一切順利的狀態(tài)下的結(jié)果，更有最后一個(gè)ERO是拖沓出名的ESA需要完成的任務(wù)。 ESA有多拖沓，各位了解下ExoMars火星探測(cè)器任務(wù)就知道了，這個(gè)原本計(jì)劃在2009年完成的任務(wù)因故推遲到2016年，然后再推遲到2018年，再推遲到2022年，然而目前還遙遙無(wú)期，要是ERO任務(wù)也是這樣操作，估計(jì)這火星采樣任務(wù)到2050年還回不來(lái)，要真這樣的話這NASA直接就吐血而亡了。 原本NASA慢悠悠執(zhí)行任務(wù)的原因是沒(méi)有人和他們競(jìng)爭(zhēng)，但現(xiàn)在CNSA橫空出世，接連執(zhí)行了嫦娥五號(hào)與天問(wèn)一號(hào)任務(wù)，信心滿滿的CNSA接下來(lái)將會(huì)執(zhí)行史無(wú)前例的火星采樣返回任務(wù)，時(shí)間就在2031年7月，這下NASA真是悔不當(dāng)初，盡管登月第一的名頭足夠NASA光耀百年，但火星采樣返回，更有可能是未來(lái)的百年火星探測(cè)的起始，NASA或?qū)⒃谶@次競(jìng)賽中跌倒，未來(lái)CNSA將會(huì)替代NASA在全球深空探測(cè)中的位置？ 至少種花家非常希望是這樣的，畢竟我們的目標(biāo)是星辰大海，而火星只是第一步而已！ |
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來(lái)自： 星辰大海種花家 > 《待分類(lèi)》
