火星,地球的“孪生兄弟”,一颗具有大气与气候的类地行星,来自中国的客人——“天问一号”探测器正来看你了!

  7月23日,中国首次火星自主探测之旅开启,“天问一号”将带着火星环绕、着陆和巡视探测三大任务向深空出发,奔赴火星。这也是中国航天第369次发射。

  其实,人类对火星的探测,早已付诸实践。南都大数据研究院梳理发现,截至7月23日,包括前苏联在内,全球已有8个航天局共向火星发射了47个探测器。

  

天问一号出发火星!全球第47个火星探测器来了,一图读懂 天问一号 火星 火星探测 第1张


  截至2020年7月23日全球发射火星探测器数量。

  发射火星探测器最多的是美国

  目前,全球发射火星探测器最多的是美国,有21个,而美国最近一次是2018年5月5日“洞察号”发射升空,经过205天的旅行,航行4.84亿公里,同年11月27日凌晨3时54分着陆火星。

  除了中国“天问一号”,阿联酋“希望号”火星探测器7月20日已经在日本种子岛航天中心发射升空,预计2021年阿联酋成立50周年时进入火星轨道。而美国国家航空航天局计划7月30日向火星发射“毅力号”火星探测器。

  为何大家都赶在这段时间发射

  为什么大家都赶在这段时间发射火星探测器呢?

  这里就要科普一个天文现象——火星冲日,火星、地球、太阳几乎排成一列,地球位于太阳与火星之间。也就是说,这段时间去火星“又快又便宜”,正是探测器飞往火星的窗口间隔时间,而且持续时间约1个月左右,错过了又要等23.6个月才能等来下次窗口期。

  纵观人类火星探测之旅,抵达火星最长花费300多天,最短也要160多天。因为火星离我们很远,虽然它是太阳系中最容易接近的地方,但与太阳平均距离为2.3亿公里。

  理论上火星与地球最近距离约为5500万公里,但两者之间近距离接触大约每15年才出现一次。而且,探测器并非只要直线飞行5500万公里就到达火星,因为地球火星不会静止不动,探测器先要被送入一个大椭圆轨道,即“霍曼转移轨道”,经过多次变轨,依靠弧形轨道靠近被火星引力捕捉。

  

天问一号出发火星!全球第47个火星探测器来了,一图读懂 天问一号 火星 火星探测 第2张


  火星上拥有疯狂天气与温度模式

  为什么要选择探测火星?因为它很独特!

  火星比地球小,赤道半径、平均直径约为地球的一半,体积在太阳系中列第七位,相当于地球的15%,质量约为地球的10.8%,表面重力加速度为地球的38%。

  火星干旱,多岩石,寒冷且看似毫无生气,岩石、砂土和天空是红色或粉红色的,因此经常被称作“红色的星球”。火星上还有两个“月亮”:Phobos和Deimos,这是希腊神话中战神两个儿子的名字,它们是火星的小卫星。

  它拥有太阳系中最大、最高的火山——奥林巴斯山,足足比地球上最高的莫纳基亚火山还高出15.5公里;它拥有最深的峡谷,深度达7公里,是地球上最深的峡谷的近4倍;它还拥有疯狂的天气和温度模式,是终极寂寞的星球目的地,地球上平均温度13.9 ºC,而火星上平均温度是-62.8 ºC……

  尽管如此,火星仍是太阳系中与地球最相似的一颗行星。

  人类不断探索火星,提供了可能回答生命问题的起源和演变机会,更想着一天火星可能成为人类生存目的地。

  

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  82.2%火星探测器已经失效了

  前苏联是最先开始对火星进行近距离研究,美国的火星探路者号是人类第一个登陆火星的探测器。南都大数据研究院梳理2020年7月20日以前的火星探测器发射,包括部分成功在内成功率仅42.2%,失败率达57.8%。其中,前苏联18次火星探测器,尽管“火星3号”是第一个成功软着陆火星表面的探测器,落到地面活了20秒,却连一张照片都没有发回,18次探测皆以失败告终。

  最早传回火星照片的是1964年11月28日发射的美国“水手4号”探测器,拍摄了21张照片,成为人类首个飞掠火星并传回火星照片的探测器。不过,“水手4号”的探测结果分析,也打破了人类对火星人的幻想,相比于地球,火星上没有支持火星人生命存在的证据。之后的“水手6号”发回75张照片,“水手7号”发回126张照片。

  到了1971年的火星发射窗口,激烈的“火星争夺赛”又起,短短21天时间相继发射5颗火星环绕器,但只有1971年5月30日发射的美国“水手9号”,在1971年11月14日进入环火星轨道,更是发回7329张照片,成为第一颗人造火星卫星。梳理人类发射的火星探测器,目前在轨工作的只有17.8%,也就是说,82.2%的火星探测器处于失效状态了。

  

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  2020年7月20日以前发射火星探测器目前运行状态。

  2020年世界航天发射已有52次

  中国首次火星探测任务立项是2016年1月11日正式批复。早在2011年11月8日,搭载着中国“萤火一号”的俄罗斯“福布斯-土壤号”采样返回探测器发射升空,但因变轨出故障而失败。

  2020年4月24日,中国行星探测任务被命名为“天问系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,7月23日发射升空。

  中国走出了“一条奋起直追的航天之路”。50年前的1970年4月24日,中国首次成功发射“东方红一号”卫星,中华民族开始铸造起自己的航天丰碑,截至2020年7月20日中国航天发射368次,成功率超过90%。

  值得一提是,2019年在102箭、492个航天器的世界航天发射版图中,中国航天以全年34次发射成绩再次占据榜首,2020年有望突破40次,达到历史新高。2020年截至7月20日世界航天发射已有52次,中国就有19次,其中成功16次。

  

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  1970年以来中国历年航天发射数量。

  建立火星基地或许已经不远了

  不过,我们也要正视差距,美国人登月都是50年前的事了,全球范围内也只有美国的探测器成功登陆火星地表。中国航天人用一次又一次的成就证明:从“零”开始,自力更生、自主创新,攻克前行路上的每一个难关,就能实现梦想。

  “冯翼惟像,何以识之?明明暗暗,惟时何为?”两千三百年前,诗人屈原向混沌不明的宇宙发出来自古代中国的疑问。两千多年后,一个以他诗作命名、结合人类智慧的探测器,将带着他的问题和探索真理的精神,向红色星球进发。

  星空浩瀚无比,探索永无止境。“站在2020年这个时点眺望这颗红色星球,这可能是人类有史以来火星探索最辉煌和繁盛的时期”,正如《火星探测六十年:一切过往,皆为序章》文章所言:在诸多探测数据积累之下,如今对火星的认识早已今非昔比。人类何时采集火星样品送回地球研究?何时在火星建立或短期或长久火星基地?或许这一天已经不远了。

  出品:南都大数据研究院

  数据采集分析:袁炯贤 实习生 黄芮雯

  设计:何欣

  数据来源:中国国家航天局官网、美国航天局官网

  爱航天网、航天爱好者网等