“多家火星探测器计划七八月升空 为何各国“探火”都选在同一时间段”

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目前，预定7·8月择机发射的美国毅力号火星探测器和阿联酋希望号火星探测器已进入发射倒计时。 我国首次火星探测任务天问一号的发射也备受关注。 日前，中科院院士、航天科技集团科技委员会主任在接受央视记者采访时表示，今年7月，天问1号将发射。

这出在多边舞台上探火的大戏备受瞩目。

在窗户时期发射可以节省时间和精力。

包括中国在内，今年计划探火的国家为什么不约而同地选择火箭发射日为7.8月呢？

今年7月是火星探测窗口期。 中国科学院国家空间科学中心空间气象学国家要点实验室研究员刘勇表示，火星和地球在几乎相同的轨道面上围绕太阳公转，地球公转周期为1年，火星公转周期约为2年。 如果让地球和火星在环形跑道上赛跑，发令枪响起后缓慢的火星大约每两年遭遇一次地球。 这时，两个行星最近。 在这个时候前后，从地球发射火星探测器可以缩短人类探索火的旅行时间，减少运载的燃料，更便宜。

但是，即使是这最短的飞行距离，探测器也必须经历长距离旅行。

中科院空间应用工程技术中心研究员张伟告诉科技日报记者，火星距离地球最远约4亿公里，最近也申请了约5600万公里，以我国此次发射的火星探测器为例，需要飞行200多天才能到达遥远的火星

探测器赶路的时候，地球和火星总是相对运动。 因为，探测器的飞行轨道设计中隐藏着大学的问题。

火星探测器经常沿着火间的霍曼转移轨道飞行。 刘勇说。

霍曼转移轨道是德国物理学家瓦尔德·霍尔曼提出的，是飞船变轨做法的总称，中途两次发动机推进，比较能节约燃料。

刘勇指出火星探测器发射上升空后，首先在地球附近加速，进入椭圆形的霍夫曼转移轨道进行惯性飞行，不需要消耗自身携带的燃料。 到达火星附近，刹车减速，等待最终被火星捕获。 这就要求探测器发射时必须事先计算火星和地球的相对位置，使探测器的霍夫曼转移轨道在某个时间点与火星公转轨道相接。 两条轨道的切点是探测器被火星轨道捕捉到空之间的位置，这个特定的时刻是探测器实际进入火星怀抱的时刻。

结合地球、火星公转周期、轨道设计的相关内容，科学家经过详细计算，确定了地球上每隔约26个月发射一次火星探测器的最佳时机，窗口期已到。

如果错过了今年7月的这次窗口期，下一次火星探测的好时机只能等到2022年。 例如，欧洲空间局(以下称欧洲空局)与俄罗斯航天局合作开发的火星探测器原定于今年7月发射，但由于疫情和其他技术因素，两年后不得不推迟发射。

目的地相同，赶路的时间不同

如果翻阅历史资料，即使国际火星探测几乎都是沿着霍夫曼转移轨道飞行，赶路的时间也很长。

从美国发射的船员4号火星探测器从距离火星1万公里的高度空拍摄并发回了最初的火星表面照片。 这张布满陨石坑的照片在当时震惊了科学界。 该探测器于1964年11月末发射，1965年7月中旬飞离火星，时隔8个半月。

和水手4号同系列的水手9号，赶路不用花时间。 该探测器于1971年5月底发射，同年11月中旬到达，成为人类派往火星调查的第一颗人造火星卫星。 飞行时间只有五个半月。

随着时间的推移，后续火星探测器的飞行时间反而有增加的趋势。

根据此前的《人民日报海外版》，我国首次火星探测任务将飞行7 8个月。 当然，还有更长的时间。 就像1975年美国发射的海盗1号一样，要花10个月的时间前往火星。 年发射的“人造卫星号”花了11个半月进入火星轨道。

目的地都一样，为什么赶路的时间不一样呢？

刘勇告诉科技日报记者，火星探测器的飞行时间差异很大，除了工程实际运载火箭的能力和火星探测器本身的质量外，还有两个因素。

第一，地球和火星的公转轨道都不是真正意义上的正圆轨道。 这是因为即使在两者最近的情况下，这最近的距离也是又长又短的。 同样，如果不是同一年的窗期发射的火星探测器，飞行距离也会略有不同，飞行时间自然也不同。

每个窗口期的火星探测器飞行距离都不同，下一个探测器飞行距离最短的窗口期是2035年，在天文学中被称为火星大碰撞。 刘勇说。

其二，飞行时间也与飞行、绕行等不同的探测目标有关。 只要飞过火星接近，就相当于一日游，旅途中惊鸿瞥了一眼，拍了几张照片，就拉长了。 环绕火星需要在特定的定时刹车，进入火星轨道成为人造火星卫星。 这相当于深度旅行，然后在火星周围扎根直到生命结束。 因此，当探测器以环绕火星为任务目标时，其运载的燃料越来越多，轨道相对多而复杂，飞行时间也相对较长。

不仅飞行时间不同，火星探测作为一项系统工程，还有许多有趣的科学问题值得探索。 正如刘勇所说，航天工程是人类科学技术的极限挑战，具有极高的风险性。 期待我国首次自主火星探测任务圆满成功。

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火星的魅力使探测大军日益强大

国际火星探测始于20世纪60年代。 90年代以来，火星探测又迎来了高潮，相关科研任务日益繁重，包括美、俄、日、欧、印等国在内的勘探军队日益壮大。 截至目前，火星探测任务已实施40余次，其中美国20余次，苏联/俄罗斯持续实施次数，日本、欧洲空局、印度也分别进行了探测任务。 火星的魅力之大，可见一斑。

那么，各国为什么如此钟情于火星呢

火星是太阳系中最接近地球优势的行星，是人类未来移民的首选地。 张伟表示，火星重力约为地球的2/5，具备较稀薄大气成分的95%的二氧化碳、3%的氮气、氧气和水蒸气等，有可能存在水资源，经过合理改造，介于未来人类可以逗留的地外生存空之间

此外，火星探测的科学价值非常突出。 刘勇在接受科技日报记者采访时表示。

火星失去水的理由是什么？ 怎样从蓝星变成沙漠中的红星呢？ 那个大气、环境是如何进化的？ 火星的今天可能是地球的明天吗？ 这些都是科学家们想要通过相关探测解决的问题。

此外，张伟还指出，火星探测是涉及许多高科技行业的系统工程，处理轨道设计、自主姿态明确与控制、着陆导航、热控、辐射防护、遥控与远程分析、深空测量通信等技术问题，包括系统工程、自动控制、能源 在国际竞争激烈的今天，火星探测在现在和将来很长一段时间内都是国际宇宙大国竞争的第一竞技场。 张伟说。 (实习记者在紫月)