天问三号发射时间确定!不仅去火星,还去天王星,老美阻拦也没用
【千问解读】
近期,中国公布了未来一段时间的深空探测计划,预计我国将于2030年前后发射天问三号,执行火星取样返回任务,天问四号也会同时发射,进行木星以及天王星的探测。
美国早已提出过从火星取样的计划,而且毅力号已经在火星工作了两三年,也成功采集了样品,但却迟迟无法送回地球,如今中国的火星取样工作已经进入倒计时,美国着急也没用。
为何美国无法将火星样品带回地球,中国的深空探测计划又有哪些亮点呢?
今年4月份,NASA发布消息称,希望对火星取样返回计划进行重大调整,并邀请美国科学界及工业界共同参与,提出新的方案。
新的方案应该是什么样呢?简单说,就是花最少的钱,用最快的速度,把火星样品带回地球。
但要达到这样的目的,NASA自己都做不到,指望美国的一些企业和科研单位设计出完美的方案,实在是有些勉为其难,NASA的意思就是,反正预算就这么点,谁有本事谁来做。
NASA的火星取样计划基本上是和中国同步实施的,2020年7月,美国的毅力号和中国的祝融号火星车都被送入太空,2021年2月,毅力号在火星着陆,5月,祝融号抵达火星。
按照原定计划,美国将于2031年前后从火星带回样本,但目前,这一时间可能要延迟到2040年左右了,最根本的原因,就是缺钱。
火星取样返回计划最初的预算是44亿美元,但如今已经飙升到80到110亿美元左右,翻了一番都不止,美国国会批准的2024年预算可能只有3、4亿美元,就这点钱,这项目基本算是废了。
同时,NASA最初的火星取样计划也确实有些繁琐,整个计划分为三步,第一步就是让毅力号在火星取样,这一步已经完成,第二步是发射轨道返回组合体进入火星轨道,等待样本。
第三步则是发射着陆上升组合体降落在火星,与毅力号完成交接,取得样本,然后在火星表面起飞,与等待在火星轨道的轨返组合体对接,再由轨返组合体将样本带回地球。
美国在发射完毅力号之后不久,就出现了资金短缺的问题,为此,他们考虑第二步仍由自己来实施,第三步则与欧空局合作,让欧空局承担发射任务,这样多少能减轻一些资金压力。
但问题是欧空局目前的工作推进也非常缓慢,他们的火星探测任务ExoMars已经是一推再推,与美国合作的火星取样计划能否如期完成,恐怕还要打上一个问号。
同时,美国计划在2040年前后,实现载人登陆火星,如果火星样本不能尽快取回,越靠近2040年,意义就越小,自然预算就更加难拿到,到时候美国将全部精力都放在载人登陆火星的计划上,从火星取样就成了一件可有可无的事情。
这也是NASA为什么着急的原因,谁如果能提出一个花钱少,又能把毅力号采集的样本带回地球的方案,NASA估计做梦都会笑醒,可这样的方案难度实在是太大了。
火星取样和月球取样完全是两个难度级别,如果月球取样是小学水平,那么火星取样至少也是高中水平。
首先从距离上来说,月球到地球是38万公里,火星到地球是5千万到4亿公里之间,要想最快到达火星,就必须计算好时间,让探测器在火星距离地球较近的时候飞抵火星。
这就使火星探测存在最佳时间窗口,而这种时机26个月才会出现一次,为何中美两国都选择在2020年7月份发射火星探测器,也是因为这个原因。
以现有的技术条件,即便是在最佳的时间窗口发射探测器,也要经过7个月左右的时间才能飞抵火星,在整个飞行过程中,火箭以及探测器的状态都要保持良好,不能出现任何问题,这就需要更可靠的技术保障。
当着陆器在火星软着陆之后,要通过精准的自动控制取得样本,同时上升器还要从火星表面再次起飞。
火星的引力要比月球大得多,大约相当于地球引力的1/3,但却要比月球引力大一倍还要多,而且火星还有大气层,这就使上升器起飞的难度大大提高。
重新起飞的上升器还要在火星轨道与轨返组合体完成对接,这对于探测器的智能化要求很高,出现一点失误都会导致任务失败,同时,从火星返回地球的时间,可能要比去的时间长得多,对于返回技术的要求也远不是月球取样所能比的。
要想实现火星取样,没有充足的资金是不行的,同时还要不断取得技术上的进步,中国已经有了具体的时间表,这就说明中国的火星取样计划正在有条不紊的推进。
据航天局发布的消息,我国在进行火星取样返回之前,会在2025年前后发射天问二号探测器,对近地小行星2016HO3进行伴飞并采样。
这既是对火星采样进行的一次预演,同时也是人类首次对小行星进行采样,这颗小行星仅有40×100米那么大,探测器不可能环绕飞行,所以只能和它保持同样的飞行速度,然后择机降落采样,这无疑又是一个全新的挑战。
太空中的小行星数量众多,是太阳系形成初期的产物,探测小行星可以很好的了解太阳系的形成与演化,探索地球生命的起源,并发掘可以利用的资源,一旦有小行星会撞击地球,也可以通过这项技术提前干预。
2030年前后,我国将发射天问三号火星探测器,我国的方案是同时将轨返组合体和上着组合体送往火星,一次性完成火星着陆采样、上升对接、返回地球的任务,所以无论是成本还是时间,都将大大节省,这也意味着,我国很可能会成为世界上第一个从火星带回样品的国家。
让人充满期待的还有天问四号,也将于2030年前后发射,它的任务是探测木星和天王星,根据目前的规划,天问四号将掠过地球和金星,利用引力弹弓效应飞向木星,抵达木星之后,天问四号的副探测器分离出来,利用木星的引力效应飞向遥远的天王星。
而主探测器则会对木星以及木卫四进行重点观测,对木星的形成演化进行研究,天问四号项目一旦成功,我国将具备探测太阳系内任何可选目标的能力。
近些年,中国的太空科技以令人难以置信的速度迅猛发展,到2050年前后,众多的太空科技将会对人们的生活产生巨大影响,至少,载人登月将成为日常行为,从太空科技衍生出的其他技术,将为人们带来更加先进便利生活。
参考资料:
齐鲁晚报:《新知|向太阳系星辰挺进》
航空知识杂志:《NASA调整火星采样方案,是福是祸?》
兵工七子的中北大学,绝对是一所低调有实力的工科强校,值得了解
学校地址:山西省太原市尖草坪区上兰街道学院路3号(主校区),同时在山西省朔州市设有朔州校区。
中北大学前身为1941年5月八路军总司令部在太行抗日根据地创办的太行工业学校,是中国共产党及八路军第一所兵工学校。
学校历经华北兵工工业学校、太原机械学院等时期。
1993年更名为华北工学院,2004年6月更名为中北大学。
教育体系:学校拥有博士后科研流动站、博士点、硕士点和多个本科专业,形成了从本科到博士的完整教育体系。
学院与专业:截至2024年9月,学校下设23个二级学院,开设75个本科专业。
师资力量:截至2024年9月,教职工总数达2811人,其中专任教师2041人,包括中国工程院院士在内的多位知名学者在校执教或从事科研工作。
学生人数:全日制在校生4.2万余人,其中博士、硕士研究生6700余人。
重点学科:学校在兵器科学与技术、仪器科学与技术等领域具有较强的学科优势,拥有国家重点培育学科1个。
学位授权点:截至2024年9月,拥有博士后流动站7个,一级学科博士点9个,博士专业学位授权类别4个,学术学位授权一级学科硕士点25个,专业学位授权类别14个。
科研平台:学校拥有多个国家级、省部级科研平台和实验室,如大数据与视觉计算研究所等。
科研成果:近年来,学校在各类学科竞赛、科研项目中屡获佳绩,如智能矿山云平台关键技术研究项目等,赢得了良好的社会声誉。
中北大学的优势专业主要包括:国家级特色专业:安全工程、电子信息工程、测控技术与仪器、特种能源技术与工程、弹药工程与爆炸技术、材料成型及控制工程。
国家级一流本科专业:英语、机械设计制造及其自动化、测控技术与仪器、能源与动力工程、电子信息 工程、光电信息科学与工程、计算机科学与技术、软件工程、化学工程与工艺、飞行器制造工程、弹药工程与爆炸技术、市场营销 这些专业在办学效益、社会影响、教育目标、师资队伍、课程体系、教学条件和培养质量等方面,都展现了较高的办学水平和鲜明的办学特色。
中北大学的贡献主要包括以下几个方面: 科研成果广泛应用于国家重大工程:中北大学的科研成果在载人航天、深空探测、重大武器型号等国家重大工程中得到了广泛应用。
例如,中北大学研发的数据记录器及记录器地面测试台、交直流变换器测试台等地面设备,以及运载火箭搭载黑匣子,都成功助力了“神舟”“天宫”等飞行实验任务。
参与中国空间站建设:中北大学是参与中国天宫空间站建设的21所大学之一,为中国航天事业的发展作出了重要贡献。
推动产教融合与科研成果转化:中北大学大数据与视觉计算研究所等科研机构积极推动科研成果从实验室迈向生产线,通过科技创新赋能产业发展,以产业需求牵引技术突破。
例如,中北大学牵头揭榜“智能矿山云平台关键技术研究”项目,研发了基于国产成像芯片和图像处理芯片的智能矿山云平台,有效提升了矿井复杂环境下的安全作业能力。
培养高素质人才:中北大学秉承“厚德博学、知行合一”的校训,致力于培养具有扎实基础理论、较强实践能力和创新精神的应用型高级专门人才。
学校的毕业生在国有企业、事业单位、机关和民营企业等领域都有较高的就业率,为社会输送了大量优秀人才。
综上所述,中北大学在科研创新、国家重大工程建设、产教融合与科研成果转化以及人才培养等方面都作出了显著贡献。
嫦娥三号公布最新科研成果:着陆器状态良好是怎么回事?月球车停止工作
而且也为我国取得了许多宝贵资料,证明了月球没有水等重要信息。
接下来我们就看看国防科工局公布的最新成果。
资料图:嫦娥三号着陆器国防科工局日前介绍,“嫦娥三号”月球探测器自2013年12月成功着陆月球之后,已经在月球停留超过两年半时间,创下在月球表面工作时间最长的世界纪录。
截至目前,“嫦娥三号”获得的大量数据已经形成了丰硕的科研成果,其中多项都属于世界首次,并得到了国际同行的认可。
一共有8个科学设备据介绍,“嫦娥三号”上一共有8个科学设备,按照功能可以分为三类:第一类用来观察月球,主要设备包括全景相机、地形地貌相机、测月雷达等;第二类是用来观测宇宙,主要由月基光学望远镜承担;还有一类是观察地球周围的等离子层,也就是极紫外相机。
在这其中很多科学设备都是第一次使用。
资料图:玉兔号月球车完成首幅月球地质剖面图为了更好了解月球,“嫦娥三号”首次使用了一台新研制的测月雷达,利用它“嫦娥三号”完成了首幅月球地质剖面图,展现了月球表面以下330米深度的地质结构特征和演化过程,并发现了一种全新的岩石——月球玄武岩。
通过这些数据,可以了解月球从形成到现在的演变历史。
完成首次天体普查在观测太空方面,“嫦娥三号”上首次使用了一台光学望远镜,它就像是“嫦娥三号”着陆器的一双眼睛。
由于月球没有大气层,相当于一个没有云层的“透明”球体,所以在抬头仰望太空的时候,就不会受到云层的干扰。
这样一来,就可以把“目光”投向任何一片天空。
此外,由于月球转动周期相对较慢,为观测同一个天体的变化情况提供了便利。
于是科学家利用月基光学望远镜,给月球北极上方区域的天体做了一次科学普查。
中科院国家天文台研究员魏建彦表示,这相当于人类的人口普查一样,它是人类历史上在紫外波段的第一次“巡天”。
以后,天文学家在历史上可以不断用它做对比研究。
资料图:玉兔号月球车 来源:新华网首次证明月球没有水长期以来,人们一直好奇月球上到底有没有水。
对于这个问题,月基光学望远镜给出的答案是:没有。
中科院国家天文台研究员魏建彦称:“我们测量了月球地表层以上水的含量,得到了有史以来最低的一个测量值,这个测量值符合预期。
”这是首次明确证明月球上没有水。
首次获得地球等离子体层图像“嫦娥三号”的另一个重要任务,就是观察它的故乡——地球。
在地球周围有几道天然屏障,其中第一个就是等离子体层,它可以延伸到地球表面以外四万公里左右。
着陆器上安装的全球首个极紫外相机,就是专门用来观测等离子体层变化的设备。
太阳风暴形成的巨大脉冲,会对围绕地球运转的人造天体,比如导航卫星、通信卫星等的通信功能造成严重破坏。
将等离子体层变化作为监测太阳风暴的风向标,这是“嫦娥三号”独有的本领。
目前极紫外相机已获取了1300多幅地球等离子体层图像数据。
为空间天气预报提供了大量依据,保障了地面通讯,以及地面与航天器之间的通讯安全。
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