宇宙中有无穷无尽的资源和财富。如果宇宙中的资源能够被人类利用,人类文明将迎来一个新时代。因此,探索宇宙是人类科学的最高追求之一。在所有人类可以到达你的行星中,探索火星比探索月球更困难,但这是人类力所能及的。因此,对火星着陆的探索可以被视为目前人类技术水平下所能取得的最高成就之一。
很多年前,唯一有能力向火星发射火星探测器的国家是美国,迄今发射的44个火星探测器中只有8个成功着陆火星。现在,中国希望向火星发射第九个成功着陆的探测器。据《环球时报》7月23日报道,我国首次火星表面探测任务“田文一号”探测器在海南岛东北海岸的中国文昌航天发射场成功发射。搭载火星车的长征五号火箭成功上天空,预计200天即7个多月到达火星表面。
值得注意的是,这次发射成功,意味着中国有可能在今年的火星探测计划中领先美国。由于轨道运行,人类发射探测器探索火星是有时间限制的。如果美国不能在今年8月中旬发射火星探测器,他们将失去未来两年的发射机会,从而在探索火星的新计划中落后中国两年。中国长征五号火箭现在的成功发射,无疑意味着中国迈出了探索火星的第一步,也可能给中国带来超越美国的优势。然而,火箭发射的成功只是一个开始,还有许多困难有待解决。事实上,在火星表面成功软着陆是一个比发射火箭更大的问题。这次火星探索飞行需要分为六个步骤:
向上发射空,进入地火转移段、火星捕获段、火星停泊段、离轨着陆段、科学探测。
有人创造了一个登陆火星难度的形象类比,就是把一个高尔夫球从几千公里外打入另一个高尔夫球场的洞内。这个类比虽然有些夸张,但确实在很大程度上讲出了真相。即使是在合适的窗口发射,火星到地球的最短距离为5500万公里,探测器总飞行里程将达到1.93亿公里,而地球到月球的飞行里程为40万公里。事实上,火箭冲向火星并不难,但切入火星大气层却非常困难。如果切割角度太大,可能会被火星引力捕捉不到,导致路过火星,这意味着之前的成果都白费了。如果切入角度过小,切入点过近,可能会导致碰撞。因此,在什么角度、什么距离切入,需要进行大量复杂的计算。
进入火星大气层后,如何完成软着陆是一个巨大的挑战。当探测器第一次进入火星大气层时,它的速度超过了10马赫,这是洲际导弹的速度。在这个过程中,我们需要依靠火星大气来逐渐减速。到最后,速度还是超过了音速。在这种情况下,需要命令探测器本身打开降落伞进一步降低速度,最后点燃后坐力火箭提供一个推力,这样火箭才能顺利降落在火星表面。以上工作乍一看难度较大,任何环节都可能出现问题。科学家甚至将这段激动人心的时光戏称为“恐怖七分钟”,可见其难度之大。
就在几个月前,印度发射的月球探测器在最终着陆时出现了问题,以至于月球探测器直接在月球表面被砸成了废品。当然,只要技术过硬,一切操作都可以按照无数演练的设定进行,火星探测器依然可以顺利着陆。我们仍然可以对中国的太空飞行保持信心,期待六个月后好消息的到来。