火星探测的难度到底有多高?

2024-05-09 13:14

1. 火星探测的难度到底有多高?

“尽管人类对火星向往已久,但火星探测并非易事。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩在接受记者采访时说,火星被称为人类探测器的“坟场”。据悉,几十年来,火星探测成功率不到50%。
“苏联在1960-1988年间进行了近20次探测任务,但没有一次取得完全成功。在20世纪90年代以后,成功率才达到三分之二左右。”庞之浩说。

被称为“袖珍地球”的火星让人类对它充满了向往
火星,作为人类继月球后发现的又一块“新大陆”,人们对他一直都充满着向往。虽然火星探测之路十分坎坷,但这并不影响人们对他的向往。
火星是我们太阳系中与地球最相似的行星。火星曾经是一个像地球一样温暖潮湿的星球,那时火星的大气层比今天的大气层厚得多。这也引发了我们的思考,火星发生了什么事——地球上可能会发生同样的事情吗?
火星也是人类在可预见的将来可以到达的太阳系中最科学有趣的位置。尽管在过去50多年的时间里,机器人对火星的探索为我们提供了丰富的信息和令人难以置信的发现,但大多数专家都认为,人类探索者可能需要确定火星上是否存在或仍然存在生命,并进行许多活动。这是单靠机器人是无法完成的其他科学研究。
以上内容参考 中国日报网-成功率不到50%!火星探测究竟有多难?

火星探测的难度到底有多高?

2. 火星探测到底有多难,为何长期没有进展?

中国的天问一号火星探测器发射升空,它将飞行约7个月的时间抵达火星,并围绕火星飞行2至3个月后在火星着陆,这是中国首次进行火星探测任务,人类对于火星的探索已经有60年,然而探索成功的案例却少之又少!

3. 探测器登陆火星,至今为止成功率不足一半,为什么这么难?

 火星探测一直是世界各国的科研工作中的重要组成部分,2020年7月23日我国 长征五号 运载火箭,托举着“天问一号”从海南文昌航天发射场起飞,我国的航天事业又前进了一步。
   但是你知道吗,火星探测的难度非常之大, 截至2021年7月全球火星探测47次任务也只有20次是成功的,成功率仅仅有42.55%,火星探测真的有这么难吗? 
       是的,火星探测真的是一项非常艰难的任务。 
   火星探测任务中不仅仅是探测,这其中有飞越、环绕、着陆、巡视等多种任务,每一项任务都需要面对诸多困难。
   以环绕任务为例, 距离是第一个要面对的难题 。 月球与地球的最小距离约36万千米,最大距离约40万千米,而火星与地球的最小距离在5500万千米,最大距离约4亿千米。 即使是火星与地球的最小距离,也远远超出月球与地球的最大距离, 地火最小距离是地月最大距离的137.5倍 。
   因为月球是围绕地球公转且轨道的偏心率很小,所以与地球的距离相对稳定,而火星是以椭圆轨道围绕太阳飞行,因此地火距离的变化区间非常大。
      距离远就会使得通信产生延迟,在地球上任意两点的通信只需要0.13秒就可以实现,可谓是弹指一挥间,而 地月之间的延迟会延长到2.5秒,这个延迟对我们普通人而言延迟2.5秒好像还在忍受范围之内,但当地球与火星处于最大距离时的延时即使是光速,也会有44分钟的延时! 
   所以为了尽可能地降低探测任务的难度,因此科学家们会选择在地球与火星距离最近的时候,进行火星探测任务,那这又会出现第二个难题。
       第二个难题就是探测的机会十分难得。火星冲日每隔780天会发生一次 ,在这个时候是地球和火星逼近的机会,也就是火星探测窗口。火星探测窗口的出现意味着,在这个窗口期航天器从地球出发到达火星所需要的能量最少,但即使是派出地球上最快最先进的探测器,也需要在苦苦 等待26个月才能发射 ,而且一定不能错过, 一旦错过就意味着再等待780天 。
      在等待的780天里虽然时间长但给予科研人员不断改进的时间更多了,在这么长时间里科研人员需要解决的,也是火星探测环绕任务里的 第三个难题——强力的火箭需求。 
   无论是从地球发射怎样的探测器,都需要保证探测器完全摆脱地球, 克服地球引力和空气阻力 。前面提到火星围绕太阳飞行,这也就意味着, 除了地球引力之外,火星探测器还需要克服很大的太阳引力,因此对于火箭的要求非常高。 
      除了对火箭的要求极高以外, 火星探测器也需要有极强的功能,这就是第四个难题 。
   在前面的介绍中,我们了解到火星与地球之间传递信息是有延时的,所以说单靠地面指令控制指挥是不能够做到十分的精准,这就要求 火星探测器要足够地智能化,拥有独立且智能的通信功能、自主导航制导控制功能、自我故障检测修复功能。 
   除此之外,火星探测器需要在到达火星附近之后,必须精准地切入火星轨道,并完成改变轨道、大幅增加燃料需求的一系列动作。
      以上功能的具备 不仅仅增大了科研难度,还使得探测火星的成本变得极高 ,有成本投入就需要有回报,因此 火星探测器还需要搭载各种高 科技 仪器,去操作一系列的科研实验 ,只有这样带才能够让成本与回报相平衡。
   另外 成本中还涉及了地面设施建造 ,由于火星探测十分遥远,距离遥远、延迟时间长,这样火星探测器与地球通信时间变得极为宝贵,要建立一个能够 实现全天域覆盖的强大深空通讯网络也是需要花费十分高昂的成本 。
      仅仅是实现环绕火星过程中需要克服的难题就已经如此之多如此之复杂了,要想完成一次降落,遇到的问题将会更加地复杂化。
      火星大气密度低,仅为地球大气密度的 1%。 大气稀薄但其中有95%都是二氧化碳,在探测器进入时,会因为摩擦产生大量气动热,温度高达2000摄氏度 ,如果这时探测器的防热系统不能对探测器进行很好地保护,那么就会造成非常严重的后果。
   因此要想实现安全着陆,一个能够 隔绝热量的隔热罩 十分有必要。如果单单的只是隔热功能,尚且能够通过研究升级材料解决,但要在 这基础上配备减速和实现与反冲发动机联合工作,这就让整个着陆工作的难度又提高了好几个级别 。
      火星表面环境十分复杂,不仅到处是高山斜坡、岩石沟壑,还有因大气运动带来的巨大沙尘暴。资料显示,几乎在每个火星年里都要发生一次,最大可达地球12级台风的好几倍,而且一旦刮起来可持续3个多月。
    着陆时不仅要精确合理地选择着陆位置,实时对着陆地区障碍地形和着陆点进行检测、评估来规避障碍物,还要考虑着陆时的稳定性。 
      即便火星探测的难度很大,但是人类并没有因为难而停止 探索 的步伐,火星探测的阶段大概可以分为三个时期:冷战时期(1990年前)、20世纪90年代(1990-1999 年)和21世纪(2000年至今),根据统计,截至2021年7月,全球共进行了47次火星探测任务,共 成功20次,部分成功7次,失败20次,成功率不足50%。 
   但我们仍然可以发现,三个时期的成功率始终是在进步之中, 从最初的24%一直提升到29%乃至80%, 我们可以很直观地感受到,尽管火星探测工作面临着许多挑战,但在一次次的实践积累之下,人类的技术也在不断地改进与提升。
      “我志在寥阔,畴昔梦登天”2021年5月15日7时18分,我国天问一号探测器成功着陆在火星乌托邦平原南部预选区,首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功;
   2021年5月22日, 我国的“祝融号”火星车驶离着陆平台在火星表面下留下轨迹,这是属于中国人民的印记。 

探测器登陆火星,至今为止成功率不足一半,为什么这么难?

4. 人民日报解释火星探测的难度,火星探测的难度到底有多高?

我们都知道,最近有一个热搜引起了人们的热议,那就是我国首次火星探测任务天问一号探测器成功进入火星停泊轨道,并且在这里完成了着陆火星。这真的让人觉得振奋人心。
一、火星探测真的非常的困难。火星探测真的非常的困难,整个世界就两个国家完成了在火星上面着陆的作业。首先火星距离地球的距离是非常的遥远的,它距离地球最远距离有四亿公里,这也就意味着当发射信号之后,需要等非常久的时间才能够检测到这个探测器,而且信号也非常的薄弱。

二、空中选址的体验也是非常的困难的。在这个任务中,空中选址的体验也是非常的困难的。空中选址需要测量一个准确的位置,才能够接受遥远升空的信号,才能够让信号更加顺畅的运输。面对这样的种种困难,我们还是克服了,最后实现了着陆。

三、火星探测失败率如此之高,它的难度远远要高于探测月球历史上的失败实在是太多了,有很多国家在发射的探测器到最后都没有顺利的完成任务。像那些非常发达的国家,也是经历了非常多次的失败采取的了成功。火星探测失败率如此之高,是因为它的难度远远要高于探测月球,火星与地球之间的距离也随着他们的自传而不断的变化,而且登陆火星计划要求轨道发射的精确度也要极高。就相当于从巴黎打出一颗高尔夫,要准确地落入到东京的洞里面,才能让人觉得非常的夸张。

综上,我们可以发现,火星探测任务真的非常的艰巨,而我国却完成了,真的让人觉得非常的骄傲。对此,你有什么其他的看法?可以在评论区里说一下,大家一起来讨论一下。

5. 火星探测究竟有多难?难在哪?让我们听听航天专家的讲解

   
        
   火星,在很多科幻电影里,一直是一种神奇的存在,那里有长相怪异的外星人,有神秘的科研基地,甚至还有蕴含着某种特异能量的发光宝石。这些,无不表达着人类在现实生活中渴望了解火星、走近火星的强烈求知欲。
     “众所周知,太阳系有八大行星,按照离太阳的距离从近到远,它们依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。虽然火星在以上排序中紧挨着地球,但事实上,火星距离地球的距离,却很远很远。”刘站国讲到,火星距离地球的距离并不是固定的数据,他们都围绕太阳公转,而由于两者公转周期的不同,其直线距离会一直变化。 据有关数据显示,火星和地球最近的时候,相距5600万公里,而最远的时候则超过4亿公里。 地火距离越远,不仅对搭载探测器的火箭速度、探测器入轨技术、信息传输能力等有很高的要求,也会耗费难以预计的人力物力。这为人类探测火星的征程,布设下了重重关卡。
   既然如上所述,地火距离一直变化,那么,选择在什么时间探火,就很有讲究了。刘站国表示, 探火每两年有一次窗口期, 所以每隔两年,全球都会迎来一次火星探测的小高潮。 每26个月火星距离地球最近的机会,就是发射火星探测器的最佳时间窗口。据科学家精确计算,2020年里,有一个月左右的时间是探火的最佳窗口期。 这一时期内,探测器将沿着“地火主干道”地火霍曼转移轨道到达火星,最节省燃料,并缩短抵达的时间。
    飞往火星并非像奔月那么“简单”,月球离地球才38万公里,而奔向火星,就真的是难于登天了。“天问一号”探测器的航行时间为7个多月,飞行距离约为4亿公里。这个距离,约是地月距离的1万余倍,就相当于约830万个全马赛程。 
   这么远的距离要如何到达?刘站国解释到,首先,搭载探测器的火箭必须达到第二宇宙速度11.2 Km/s,才能让探测器脱离地球引力,且不奔向其他天体。长征五号运载火箭的出现,就满足了这个条件。
   当然,长征五号运载火箭的研制并不是一蹴而就的,承担着火箭动力研制的航天 科技 集团六院历经了二十多年的时间,几代航天人克服了很多困难与挫折,才研制成功新一代绿色无污染的液氧煤油发动机和氢氧发动机。在这过程中,六院为长征五号研制的空间推进系统也不断升级完善,变推力发动机更是经历了嫦娥落月、月背软着陆等多次任务考验,无论是产品质量还是可靠性,都变得日臻成熟。
     
   这么远的距离,怎么能保证地面与探测器的信号传输呢?刘站国表示,信号强度与距离的平方成反比,距离越远信号越弱。所以在启动探火征程之前,中国率先开展了探月工程,通过这个任务建立更加完善的深空探测能力。针对超远距离的测控,中国已经建成深空测控站,并在嫦娥二号拓展任务中实现了超过1亿公里的测控。
   在本次探火任务中,地火距离带来的信号延迟高达20分钟,也就是说,地火对话,一个来回,将花费40分钟的时间。探测器进入火星轨道和着陆的那段关键时间,只能依靠研究人员提前输入的数据,由探测器进行自主判断。
   在这段时间里,可能会发生很多意想不到的情况,推进分系统该如何提前防范这些问题呢?航天 科技 集团六院的推进分系统研制团队,为探测器推进分系统制定了多种故障预案和自主管理方案,让探测器自己判断突发情况自己采取行动化解。

火星探测究竟有多难?难在哪?让我们听听航天专家的讲解

6. “火星探测的难度到底有多高”引热议,我国在这一方面是否已经领先全世界?

“火星探测的难度到底有多高”引热议,我国在这一方面并没有领先全世界。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球 最为类似的行星,一直是人类走出地月系统开展深空探测的首选目标。因为研究火星存在很大的意义。

中国的火星探测开始时间并不长,成果也不是很多。中国于2016年启动了首个火星探测任务。国际上已经存在火星探测的历史和现状,工程和科学目标,总体技术方案,关键技术难题以及预期的创新成果。中国再2016年首次启动火星探测任务,以实现火星环抱和着陆检查,对火星进行全球调查和局部精细探测,并促进对火星的地形和地质结构,土壤特征和水冰分布,物质组成,大气电离层的研究以及气候环境,物理场和内部结构。

自1960年以来,已经发射了大约50枚火星探测器,其中大约一半成功了,包括用于全球火星勘测的轨道器和用于详细区域探测的漫游器。火星的大量勘探结果表明,大约在35亿年前,火星处于温暖潮湿的时期,河流,湖泊和海洋。主要证据之一是河流侵蚀形成的地貌。对火星表面化学和矿物成分的探索进一步证实了液态水的存在,包括在水的作用下岩石风化形成的粘土矿物,以及通过蒸发而沉淀出的盐类矿物,如石膏,氯化物,高氯酸盐和碳酸盐。湖泊。

火星的演化历史基本上是清楚的。火星是一颗古老的星球。这些成就极大地促进了太阳系起源和演化的研究,外星生命信息的探索,比较行星科学以及其他深空探索中的重大科学问题,并进一步激发了人类对火星,甚至载人探索的热情。

7. 火星探测的利弊好处困难

人口越来越多,就意味着居住面积增加,食物消耗和能源消耗增加,但同样意味着可耕地面积减少,粮食生产和各类自然资源储备减少。所以人类就有了太空殖民的想法---用来缓解人口压力。
但是我们现在的科学技术有限,不可能探索广阔的宇宙空间,在太阳系中遨游已经是我们的极限了。
而太阳系中和地球最为相似的就是火星。火星甚至有水的痕迹存在--于是探索火星就被人类提上了日程,我们对火星了解的越多,那么对于我们改造火星所遇到的问题也就越有充分准备,开拓新的处女地也就能越早完成,许多问题也就可以得到解决,这对人类应该说是一个福音。——全部人工原创,望采纳。

火星探测的利弊好处困难

8. 火星探测的难度和月球相比哪个更难?

火星和月球相比,自然是火星的探测更难。
从距离上看,火星距离地球更加遥远,需要计算近地轨道,提前发射探测器,由于火星和地球的公转轨道都是椭圆.因此当它们位于轨道上最接近的两个点时距离最近. 此时叫做火星大冲.火星大冲的周期是17年。就是说,一旦错过发射窗口,就要再等17年。


从重力上说,火星是地球的约1/3,月球是地球的1/6。探测器着陆时,需要克服比月球更大的重力加速度,着陆难度更大。
通讯距离更长,延迟也会更明显,探测器出现问题,由于通讯传输距离过远,不能适时做出姿态调整。
综合各种因素来判断,探测火星比月球会更难。