用“天问”一词命名火星的探测任务,有三重意义:一是寄寓了对伟大的爱国主义诗人屈原的无限敬意和感怀;“天问”一词,最早源自于我国伟大的浪漫主义诗人屈原的长诗《天问》。中国行星探测任务名称为“天问系列”,借用毛主席诗词中的“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”豪迈意境,以“揽星九天”作为“天问”探测工程的图形标识。
天问一号和嫦娥五号,谁涉及的技术更高一些呢?
天问一号和嫦娥五号,谁涉及的技术更高一些呢?尽管国家航天局在7月17日宣布,“天问一号”垂直转运至发射区101发射工位后,将于7月下旬至8月上旬择机发射,但各位吃瓜群众都对7月23日发射非常有信心!当然2020还有一个重头戏也就是预计将在十月底发射嫦娥五号,两者任务有些类似,但又不完全一致,到底哪个技术含量高一些呢?即将发射的天问一号火星距离地球大约5500万千米,看起来并不是很远,但由于和地球公转轨道的速度差,两者大约每隔26个月才会靠近一次,因此2020年的火星靠近之年又成了火星探测的高峰年!天问一号的组成和装备天问一号有三大件,分别是轨道器、着陆器和巡视器,总质量约为5吨,其中轨道器质量为3.175吨,巡视器则为240千克,尺寸:2.0 m × 1.65 m × 0.8 m,分别完成火星探测和着陆巡视,将对火星土壤环境以及大气和水的分布与探测、火星生命的寻找,也将探测火星磁场与甲烷等与生命相关的关键信息。
另外环绕火星探测的轨道器也将完成着陆车和地球之间担任中继通信任务。巡视器还携带了探地雷达,调查火星地表下的土壤以及厚度与组成的成分,另外还搭载了导航相机、火星地标成分分析测试仪和多光谱相机,以及火星表面磁场探测的探测仪和火星气象测量仪!天问一号如何登陆火星?长征五号需要将天问一号送至地球轨道,然后在变轨到地火转移轨道,经过大约半年的飞行后,减速进入火星轨道,说起来容易,但事实上从地火转移轨道进入火星轨道的失败率很高,其中美国1992年9月25发射的的火星观察者号点火减速时失去联系,入轨失败。
九十年代多个火星探测器比如日本的希望号、美国的火星气候轨道器、火星极地登陆者和深空2号等等,所以入轨火星是成功了一半!另一半当然是登陆火星,因为天问一号组成是轨道器 着陆器 巡视车,轨道器留在火星轨道作为火星的卫星长期探测,着陆器带着巡视车着陆火星,轨道器还要起到后续探测的通信中继任务!天问一号则需要绕飞数月,再行登陆火星!而登陆火星中最难的就是“恐怖7分钟”!在人类试图登陆火星的13次火星探测中,能够安全度过这7分钟的仅有9次。
因为火星有一个薄薄的大气层,着陆器带着防护罩将以高超音速穿过大气层,而且需要在后期减速到460米/秒时的超音速下开伞,因此难度很高,最后还有抛弃降落伞,动力减速下降,悬停选定着陆点,直接登陆!最后则是重头戏,巡视车从着陆器上驶下,据说最大可能命名为“赤兔”的巡视器将会在在着陆器上观察情况后再慢慢驶离!下半年发射的嫦娥五号发射嫦娥五号的也是CZ-5,不过这次只要第二宇宙速度脱离地球,到达38万千米的月球即可,而且CZ-5的地月转移轨道载荷达到了8.2吨,作为绕落回最后一个采样返回的任务,从月面返回将会难度增加不少!嫦娥五号的组成因为执行的是月面采样返回的任务,嫦娥五号有四大件组成,分别是轨道器、返回器、着陆器和上升器!各大件的功能就不多说了,看名称也就了解了!任务的大致过程是这样的,CZ-5嫦娥五号送至地月转移轨道,大约4天后即可抵达月球,减速入轨,然后绕行探测月球,待选定地点后,着陆器和上升器的组合将会与主体分离,因为月球没有大气层,所以全程动力下降,一直到最后悬停阶段自主选择着陆场,确定后将直接降落!和天问一号放出巡视器不一样,嫦娥五号会在探测后采集月面样品,以着陆器为发射台,直接升空返回月球轨道,与轨道器对接后,将样品转移至返回舱,然后返回舱脱离轨道器,进入返回地球的轨道!值得一提的是返回器将以第二宇宙速度高速返回,并且它走的是2014年11月1日T1嫦娥五号的试验返回舱走的水漂弹道,这个控制要求比较高,一不小心就被弹回大气层外,再也无法回到地球!两者相比,哪个技术难度更高?两者难度都很高,但两强相比总有胜出的一方,那么它们的技术到底哪家强呢?天问一号的难点:距离遥远,通信延迟非常严重,登陆完全自主火星登陆“恐怖7分钟”!13次试图登陆火星的探测中,仅有9次成功超音速开伞:天问一号登陆器将在火星大气层中超音速打开降落伞动力悬停规避、自主降落巡视车驶离登陆器嫦娥五号难点,嫦娥系列所有任务中大部分步骤都已经由三号和四号验证,剩余还有几项尚未验证:月球表面采样采样后上升器从月面起飞月球轨道上上升器和轨道器对接分离,变轨并返回地球轨道以及第二宇宙速度范围,T1飞行器已经验证!与天问一号相比,除了巡视器驶离着陆器这个在嫦娥三号和四号已经验证外,其他都没有经过验证,从数量和通信难度上来看,天问一号完胜嫦娥五号!但嫦娥五号从月面返回同样在中国航天史无前例,难度同样非常高!嫦娥五号的采样返回将会为火星采样返回做好铺垫,而天问一号的技术未来也将应用于火星采样返回,两者的综合将是未来火星探测重头戏的重要组成部分,对于中国航天来说,没有哪个更难,而是“雄关漫道真如铁 而今迈步从头越”!。
我国第一次火星探测任务为什么会命名为“天问一号”?
中国行星探测任务名称为“天问系列”,借用毛主席诗词中的“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”豪迈意境,以“揽星九天”作为“天问”探测工程的图形标识。用“天问”一词命名火星的探测任务,有三重意义:一是寄寓了对伟大的爱国主义诗人屈原的无限敬意和感怀;“天问”一词,最早源自于我国伟大的浪漫主义诗人屈原的长诗《天问》。
在这篇373句的伟大诗篇中,屈原向苍天提出了总计171个问题。在这171个问题中,有一个问题显得很著名,那就是围绕着长远和未竞而问的,问题原文是:“天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?”那就是日月和天体到底是如何连接归属的啊?众星又是按照什么规律,如何陈列于天空的呢?二是“天问一号”命名的火星飞行器,功能设计和技术指标代表了前瞻的探索性中国“天问一号”火星探测器设计了五大目标,代表了火星探测的最高技术水平。
首先是通过探测火星全地形地貌,研究火星形貌特征,并开展火星地质构造成因研究;其次是针对火星是否适合人类居住,研究火星表面土壤与水以及冰的分布和存量情况;三是通过对火星表面矿物成份的分析研究,识别火星表面岩石特征;四是研究火星大气情况;五是研究火星内部磁场情况。三是体现了中华文化一脉相承、源远流长的对自然和宇宙空间的探索精神!我国最早探索太空的文献还可以追溯到《山海经》,在《山海经》中有不少“人鸟一体”的记述,还有不少“人鸟一体”的怪异插图,如有一个地方叫羽民国,它的国民都长着一颗像鸟一样长长的头,人身上长满了羽毛等,这些带有浓厚神话色彩的怪异画图,都表达了我国古人想借飞鸟以实现飞行的探索精神和美好愿望。
印度在使用哪套导航系统,与北斗导航相比处于什么阶段?
印度既没有使用美国的GPS导航系统,也没有使用俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统,在使用本国研发的IRNSS导航系统,我们称之为区域性卫星导航系统,由此看来,印度虽然经常购买俄罗斯、美国的军工产品,但依然没有使用这两国的卫星导航,在涉及到国家战略安全问题上,任何一个国家都会从长远角度来考虑,不会与它国进行战略合作,不受它国的刁蛮和制约。
印度IRNSS是一种自治的区域卫星导航系统,到目前为止也能为本国提供准确的实时定位和计时服务,覆盖整个印度国土,并向其周围延伸1500公里在的区域,未来还有进一步扩展计划,延伸的服务区域位于矩形区域之间,由边界南北1,500 至6,000公里(930至3,730英里)围绕,与南纬30至北纬50,东经30至130°,基本上覆盖亚太地区,包含我国。
如下图印度为了建立自己的导航系统,总计发射了9颗卫星,目前有两颗卫星出现了故障,由七颗卫星组网,其中还包含两颗备用卫星。未来计划扩大到14颗卫星才算是完成组网任务。如下图:印度IRNSS导航系统的发展也经历了一波三折,他们使用的是从瑞士购买的时钟,2013年7月1日发射了IRNSS-1A第一颗卫星,到2016年7月这颗卫星时钟出现了故障,卫星无法正常工作,需要更换,随后于2017年6月又更换了两颗备用卫星IRNSS-1H和IRNSS-1I的原子钟。
2017年7月,导航系统中的另外两个时钟也开始出现异常迹象,从而使出现故障的时钟总数达到五个,2018年5月另外四个时钟出现故障,24个轨道中的9个时钟出现故障。时钟是导航系统中的关键部件,没有它授时,定位无从谈起,这一连串的时钟故障让印度吃尽了苦头,这也让笔者回想起我们国家北斗导航系统也是有从瑞士引进时钟的想法,当时西方国家对我国进行封锁,它们不卖给我们国家,没有办法我们历经一年的研制,终于搞出了自已的时钟产品,可是今天的印度呢,至今IRNSS-1A卫星原子时钟损坏了,只是用于短消息和广播服务了。
IRNSS-1H这颗卫星发射时有效载荷整流罩未能分离,也未能达到预期的轨道,这颗卫星废了。上表。印度目前正在运转的整个IRNS导航星座由七颗活动卫星组成,星座中的七颗卫星中的三颗位于对地静止轨道(GEO)中,四颗位于倾斜地球同步轨道(IGSO)中,卫星轨道如下:放大一下围绕地球运转的卫星。印度太空部也有一揽子计划,未来将星座中的卫星数量从7个增加到14个,以扩大覆盖范围。
并开始着手研制自己本国制造的原子钟,以及针对全光原子钟(对于IRNSS和深空通信非常稳定)的研究和开发计划。更大的宏伟计划是要开发全球印度导航系统(GINS),计划由24颗卫星组成的星座,位于地球上方24,000公里,作为2013年的法定备案的频谱在国际空间GINS卫星轨道上的已经完成。印度IRNSS导航系统与我国北斗导航系统相比较,印度正处于向我国北斗二号迈进的这个阶段,我国北斗导航系统经历三个的阶段。
北斗一号发射了4颗对地静止卫星,其中有两颗是备份,目前全部退役。下图绿色是北斗一号组网的卫星,黄色是北斗二号系统组网的卫星北斗二号组网于2004~2012年,形成区域服务能力,截至2012年底前共发射16颗卫星,其中3颗已经退役、1颗在轨维护,2016~2019年又发射4颗备份卫星。目前包括备份卫星在内共17颗卫星正常工作,其中7颗GEO卫星,7颗IGSO卫星,4颗MEO卫星。
通过以上对比,印度IRNSS导航系统发展目前处于初级发展水平,如果把所有14颗卫星全部发射完成,相当于我们的北斗二号系统,目前因为时钟还不稳定,这个烂摊子难以收拾,所以说未来印度要想组网,还要把现在运行的卫星全部替换,时钟稳定性有可能提高,才不会找他们的麻烦。通过印度IRNSS导航系统的发展历程,耳边又想起了毛主席的谆谆教诲:独立自主,自力更生,奋发图强。
天问一号系统的软硬件以及研发和人力成本价值多少人民币?
这个问题的确不好回答,关于天问一号,官方并未给出软硬件的具体数据,再者人力以及研发费用难以计算!不过还是大体可以估计的!可以类比相同的火星车勇气号机遇号,勇气造价在4亿美元左右,加上现在技术的成熟以及天问的设计,天问一号火星车的成本在5亿美元左右,当然这还不算火星探测环绕器,其价格应该与火星车的价格不相上下!还有运输成本,长5系列火箭成本更是比长征其他型号火箭成本高!长5大概在30~40亿人民币,甚至更高!至于研发和人力成本,我认为这是无价的!特别能吃苦,特别能战斗,特别能攻关,特别能奉献,辛勤的航天人们日夜操劳,几十年如一日的努力才有了今天的天问一号,你们是所有中国人的骄傲!向他们致敬!天阔智慧探宇宙,几世心愿!问随火箭欲闯关,当代梦圆!。
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