在美国人忙着争先恐后地实现载人登月时,中国却悄悄放出了一张“王炸”:天问三号火星采样返回任务将比原计划提前两年发射,成为全球首个将火星土带回地球的国家,真是让人惊掉下巴!
在9月5日的深空探测国际会议上,天问三号的总设计师刘继忠宣布,这个任务将在2028年前后发射,原定的2030年计划提前了整整两年。而美国和欧洲的火星采样任务,依然在原地踏步,计划在2030年发射。
这意味着,如果一切顺利,中国将比美国早两年实现火星采样返回,成为全球首个将火星土带回地球的国家!火星离地球最远时超过4亿公里,最近时也有5500万公里,采样难度可想而知,绝对比月球要复杂得多。如果成功,中国在采样返回方面将稳居世界领先地位。
回想嫦娥五号和六号的经验,从38万公里外的月球采样返回已经是个大挑战,全球只有中美俄三国做到过。而从4亿公里外的火星挖土,难度可想而知,成功的话,中国将成为独一无二的“火星土带回者”!
那么,天问三号到底是怎么实现这一壮举的呢?它的任务流程可谓紧张刺激!天问三号分为着陆组合体和轨返组合体,分别由两发火箭发射。重的着陆组合体使用长征五号火箭,而轻的轨返组合体则由长征三号乙发射。轨返组合体的任务就是把从火星挖到的样品带回地球。
着陆组合体比嫦娥系列复杂得多,包含着陆器和上升器。着陆器又分为巡航级和进入舱,负责从地球到火星的轨道修正和着陆。由于火星和地球的相对位置不断变化,发射时机非常讲究,有“春分着陆”和“秋分着陆”两种方案。
如果选择春分着陆,着陆组合体将在2028年5月发射,半年后轨返组合体再发射。到2029年9月,轨返组合体将进入火星轨道,经过7个月的气动减速,最终到达交会对接轨道。
而更重的着陆组合体将在2030年7月到达火星附近,直接进行气动减速着陆。着陆后,着陆器将使用机械臂和钻头进行采样,预计采样量在500到1000克之间,整个过程将持续两个月。
完成采样后,上升环节将是个大挑战。火星有大气层,空气阻力和引力都比月球大得多,上升器需要实现约4.5公里/秒的速度增量,才能顺利进入环火星轨道。
样品舱将被传递给返回器,之后上升器就完成使命,返回器将于2030年10月开始漫漫回家路。预计在2031年7月,返回器将与地球亲密接触,带回人类首份火星样品,价值不言而喻。
不过,春分方案耗时较长,总共需要3年零2个月。如果想快一点,可以选择秋分方案,但这时正值火星沙尘季节,可能会影响采样和上升。
看完这些,您是不是觉得天问三号的旅程复杂得让人头疼?火星采样返回任务的难度确实超高,是对一个国家航天实力的极限考验。那么,中国为何能比美国提前两年实现这一成就呢?这可得归功于美国人的拖延症和好高骛远。
火星采样返回的概念最早是美国NASA提出的。早在1976年,美国的“海盗1号”就成功着陆火星,之后又发射了多个漫游车。然而,NASA的火星采样返回计划因各种原因多次推迟,最终不得不放弃原计划,改由毅力号直接交付样品。
即使美欧合作的计划一切顺利,最早也只能在2033年拿到火星样品,比中国晚了整整两年。而且,该计划的成本也在不断飙升,最初预估44亿美元,现在已经涨到80~110亿美元。
美国的计划复杂,合作方多,能否如期在2030年到达火星,实在是个未知数。而中国的天问三号则是一步一个脚印,绝不会像NASA那样空谈。
因此,预计在2031年,中国将顺利拿到人类首份火星样品,成为航天领域的佼佼者。除了天问三号,中国还将在2025年发射天问二号,执行近地小行星采样返回任务。到那时,无论是美国、欧洲,还是连着陆都没做到的印度和日本,都只能仰望中国的航天成就!
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