¿Qué tan difícil es detectar Marte y por qué la tasa de éxito es tan baja?
En el tercer Salón Aeronáutico de Shanghai, un detector llamado "Yinghuo 1" se convirtió en el centro de atención. Se trata de un detector de Marte desarrollado conjuntamente por China y Rusia.
En ese momento, el profesor Jiao Weixin de la Facultad de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Pekín creía que si China quería explorar Marte de forma independiente, probablemente tomaría 20 años. Creía que se necesitaría una amplia cooperación internacional. un atajo.
Sin embargo, "Yinghuo 1" finalmente no fue lanzado con éxito. Desde entonces, China ha fortalecido su determinación de desarrollar de forma independiente una sonda a Marte. Sólo tomó 11 años para la sonda china a Marte "Tianwen-1". " se lanzará exitosamente. " se lanzó exitosamente.
Tianwen-1 es una misión integral de órbita y patrullaje, que consta de tres partes: un orbitador, un módulo de aterrizaje y un rover. Está previsto completar tres tipos de detección que incluyen órbita, aterrizaje y patrullaje (. exploración) en un solo lanzamiento, con la esperanza de lograr múltiples objetivos con un solo tiro.
Sin embargo, el éxito de este lanzamiento no significa que el “plan de detección de incendios” de China haya tenido éxito. Todavía nos esperan desafíos de nivel infernal.
¿Por qué dices esto? Porque cuando China lance una sonda a Marte por primera vez, debe completar el plan de tres pasos del proyecto de exploración de Marte de "dar vueltas, aterrizar y regresar" de inmediato. Los Estados Unidos no se atreven a intentarlo.
Órbita: el orbitador orbita Marte para su detección; Aterrizaje: el módulo de aterrizaje aterriza suavemente en la superficie de Marte para la detección terrestre en una posición fija. Patrulla: el rover (Mars rover) realiza la detección de patrulla en una posición no fija. Posición fija en la superficie de Marte.
Un astrónomo llamado Giovanni Scipaparelli creó un mapa de Marte que incluía canales. De hecho, por "canali" se refería a canal, pero se malinterpretó que significaba canal.
Desde entonces, la comunidad científica ha creído que hay vida en Marte. Es por esto que tras el inicio de la carrera espacial, Estados Unidos y la Unión Soviética quisieron ir a Marte. lanzó la sonda Mars 1A a Marte, sin embargo, después del lanzamiento, el cohete de la tercera etapa falló y la misión fracasó. Pero fue el comienzo de la exploración humana de Marte. Desde entonces, la Unión Soviética ha llevado a cabo cuatro planes de exploración de Marte, todos los cuales fracasaron.
Estados Unidos lanzó el Mariner 3, pero los paneles solares no pudieron desplegarse y por lo tanto no pudieron funcionar correctamente. 23 días después, Estados Unidos lanzó el Mariner 4, que fue la primera nave espacial que sobrevoló con éxito Marte. . Envió las primeras fotografías de la superficie marciana.
El Viking 1 de EE. UU. se lanzó con éxito y se convirtió en el primer satélite del mundo en aterrizar con éxito en Marte. Hasta ahora, los humanos han llevado a cabo 45 misiones de lanzamiento a Marte, y sólo 17 han sido completamente exitosas, la tasa de éxito. Es solo el 30% y solo hay 5 aterrizajes exitosos en Marte, también conocido como el "cementerio de sondas".
Hasta ahora, ningún país ha confiado en un solo detector para lograr las tres grandes misiones de "circulación + patrulla + aterrizaje". Si China puede lograrlo con éxito, será el primero en la historia de los vuelos espaciales. China será el primero en la historia de los vuelos espaciales. La fuerza de la exploración de Marte alcanzará a Estados Unidos y se convertirá en el segundo del mundo. Porque actualmente, el único país que realmente ha aterrizado en Marte es Estados Unidos.
Marte está demasiado lejos de la Tierra. La distancia más corta entre la Tierra y Marte es de unos 55 millones de kilómetros y la distancia más lejana es de más de 400 millones de kilómetros. Los encuentros cercanos entre los dos ocurren aproximadamente cada 15 años. En 1988, la distancia entre Marte y la Tierra alcanzó unos 58,8 millones de kilómetros, mientras que en 2018, la distancia entre ambos alcanzó los 57,6 millones de kilómetros.
A juzgar por el tiempo que tarda la nave espacial actual en llegar a Marte, tarda entre 6 y 10 meses. Debido a que la distancia es demasiado grande, se necesitan muchas tecnologías como el lanzamiento, la órbita, el control, la comunicación y el suministro de energía. han sido propuestos cumplieron con exigencias muy altas.
Por ejemplo, la capacidad de carga, la precisión orbital y la fiabilidad del vehículo de lanzamiento son requisitos previos importantes para la exploración de Marte. Para que la sonda escape de la gravedad terrestre, debe alcanzar la segunda velocidad cósmica de 11,2. kilómetros por segundo, lo que requiere varias veces en el proceso. La órbita se corrige para garantizar que cuando "Tianwen-1" llegue cerca de Marte, el campo gravitacional de Marte lo atrape. En resumen, el proceso de entrada a la órbita de Marte es muy difícil. El "Yinghuo 1" desarrollado por China y Rusia fracasó estrepitosamente porque la sonda rusa "Forbes-Soil" no pudo cambiar de órbita como estaba previsto.
Además, la señal de radio enviada desde la Tierra a Marte tiene un retraso muy grande. En la Tierra, sólo tarda 0,13 segundos en comunicarse entre dos puntos cualesquiera, mientras que entre la Tierra y Marte tarda 2,5 segundos. Sin embargo, cuando la Tierra y Marte están a su máxima distancia, incluso la comunicación a la velocidad de la luz tendrá un retraso de 44 minutos.
Por lo tanto, la sonda a Marte necesita tener fuertes capacidades de control autónomo; dado que la intensidad de la señal es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, Marte, que está demasiado lejos de la Tierra, necesita ser equipado con equipos de comunicación de alta ganancia y alta confiabilidad, y debe Tiene una red terrestre de medición y control del espacio profundo con un gran diámetro de antena para aumentar la distancia de detección. En la actualidad, la Red de Espacio Profundo de mi país se ha convertido en otra red global de medición y control completamente funcional, además de la Red de Espacio Profundo de los Estados Unidos y la Red de Espacio Profundo de la Agencia Espacial Europea.
Para aceptar los datos enviados por "Tianwen-1", el sistema receptor de alto rendimiento de la antena de 70 metros (en adelante, antena GRAS-4) construida por el Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China llevó a cabo el izado general del reflector. Una vez finalizado, el proyecto se convertirá en la antena totalmente móvil de un solo diámetro más grande de Asia y será una pieza clave del equipo para completar la misión de recepción de datos científicos de la sonda a Marte.
El aterrizaje es el paso más difícil de toda la misión espacial. La atmósfera marciana puede producir temperaturas de hasta 2.000 grados centígrados. La densidad de la atmósfera marciana es sólo el 1% de la densidad de la atmósfera terrestre. por lo que la radiación es severa y las tormentas de arena también son graves, a veces 6 veces el tamaño de los tifones de categoría 12 en la Tierra, y pueden durar hasta medio año.
Durante el proceso de aterrizaje del módulo de aterrizaje, las medidas de protección térmica del detector deben ser muy precisas y si el paracaídas, la bolsa de aire y el cohete amortiguador pueden funcionar de acuerdo con el programa. Todo el proceso se denomina "7". Minutos de Terror". Este proceso equivale a un "aterrizaje a ciegas". 7 minutos no son suficientes ni siquiera para completar una comunicación tierra-fuego. Tras entrar en la atmósfera marciana, se deben realizar más de 1.000 acciones en el proceso de reingreso, descenso y aterrizaje. El detector puede completarlo de forma independiente, lo que requiere software y hardware. Los requisitos son extremadamente altos.
El complejo y duro entorno de Marte es la razón principal por la que las sondas marcianas a menudo "mueren". Como paso final del plan de aterrizaje en Marte, el módulo de aterrizaje debe reducir su velocidad de 20.000 kilómetros por hora a cero en 7 minutos. Este es también un punto clave de toda la misión y determina directamente el éxito o el fracaso de la misión.
Esta es también la razón por la que solo Estados Unidos ha aterrizado con éxito en Marte en los últimos 60 años. Después de que el módulo de aterrizaje "Tianwen-1" de China entró en la atmósfera marciana, utilizó desaceleración de múltiples etapas y forma aerodinámica. , paracaídas, motores de marcha atrás, etc. Amortiguación de las piernas de aterrizaje. Después de que el rover de Marte (es decir, el rover) y la plataforma de aterrizaje estén separados, se llevará a cabo una detección de patrulla regional. El orbitador proporcionará un enlace de comunicación de retransmisión para el rover de Marte y realizará exploración científica en órbita.
Zona de aterrizaje de Tianwen-1
El orbitador estará equipado con 7 equipos, incluidas cámaras de alta resolución, cámaras de resolución media, radar subterráneo, espectrómetros de minerales, neutral y de alta analizadores de partículas de energía y magnetómetros. El rover pesa 200 kilogramos y llevará seis instrumentos, incluidas cámaras de teledetección, radares de penetración terrestre, cámaras multiespectrales, espectrómetros de ruptura láser e instrumentos para detectar el clima y el entorno magnético.
Estas cargas útiles deben completar los siguientes cinco objetivos científicos: (1) Mapear la morfología y estructura geológica de Marte; (2) Investigar las características del suelo y la distribución del hielo de agua en la superficie de Marte; los materiales en la superficie de Marte Composición; (4) Medir la ionosfera y el clima de la superficie de Marte y las características ambientales (5) Explorar el campo físico (campo electromagnético, campo gravitacional) y la estructura interna de Marte;
Espero que "Tianwen-1" pueda desafiar con éxito este infernal nivel de dificultad y llevar a la industria aeroespacial de China a avanzar más hacia el espacio profundo.