“好奇”号到火星有多难

本文转自:北京邮电大学出版
“好奇”号到火星有多难
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美国航空航天局的“好奇”号 , 经历8个多月的漫长旅程 , 于2012年8日6日成功着陆火星 。长久以来 , 美国航空航天局一直笼罩在大幅削减预算的低迷气氛之中 。这次的火星探秘之旅 , 终能得以扬眉吐气 。
登陆火星 , 到底有多困难呢?首先来谈谈火星与地球间的距离 。如以光行时间来表述 , 则会看到比较实际的数字 。在1秒时间内 , 光可以绕行地球表面7.5圈 , 这与地球到月球的距离相接近 。从地球到太阳表面 , 光行时间约需8分钟 , 约为地球到月亮距离的500 倍 。
火星与地球间的距离 , 会随着两者绕日运行的相对位置而变化:最远的光行距离是22 分钟 , 最近的光行距离是3分钟 。“好奇”号登陆火星选择的位置 , 两星球间相距15分钟的光行距离 , 也就是从地球到月亮的行程的900 倍左右 。哇 , 真远!
以上 , 只是从距离来看 。倘若从技术上来看 , 那将会有多困难呢?我不是太空专家 , 无法详细说明这一趟太空之旅 , 但我可以用物理力学的原理给大家分析一下 。当“好奇”号抵达火星预定的轨道时 , 它的速度、飞行角度、与火星间的距离 , 都必须根据牛顿力学定律精确计算 。只有这样 , 火星引力方能刚好“抓住”“好奇”号 , 使它在预定的轨道上环绕火星飞行 。
若火星引力过强 , “好奇”号将会坠向火星;反之 , 若引力稍弱 ,则会因为抓不住“好奇”号 , 使它离火星而去 , 奔向无垠浩瀚的太空 。那么 , 这类情况发生时 , 远在地球的太空控制中心可否实时发出信号 , 来调整飞行器的状态呢?很抱歉 , 远水难救近火!信号一来一回约需0.5小时 , 太久了!所以 , 一切都要依靠飞行器本身的软、硬件 , 实时自行抢救 , 迅速处理 。
将探测器送上火星要比将它送上月球艰难得多 。从历史上送探测器上月球的例子 , 可以一窥其难度 。从1961年起 , 人类总共送出了若干枚月球探测器 , 依次被命名为“徘徊者1”“徘徊者2”……“徘徊者1”“徘徊者2”探测器是绕着月球轨道运行 。从“徘徊者3”开始 , 他们让探测器“自杀”式地(受制于月球引力)朝着月球壮烈地冲去 , 在俯冲的过程中拍摄月球的容貌 , 并将照片传回地球 。前六架“自杀机” , 全都“壮志未酬身先死 , 长使NASA (美国航空航天局简称)泪满襟!”第七架“自杀机”“徘徊者7”终于在坠毁之前 , 成功地传回7000 多张照片 。
美国航空航天局在兴高采烈之余 , 一直在思索:这一回为什么能够这么顺利呢?不久 , 有人发现 , 当“徘徊者7”不顾一切地向月球投怀送抱时 , 月球任务控制中心的一位工作人员在不停地啃花生 , 企图压制他紧张的心情 。大家推测 , 大概是这个不寻常的举止带来了好兆头 。此后 , 每当执行外层空间任务时 , 都会有人带花生来啃 , 而且不会有人反对!
从以往的火星探秘之旅也能体会进行火星之旅的困难程度 。1960 年初期 , 火星探秘之旅拉开了序幕 , 是苏联先发动的 。到1971 年 , 他们在11个年头中总共尝试了11 次 , 基于种种原因一一铩羽而归 。事实上 , 所有探测器都是“有去无归” 。1971 年 , 科学家好不容易成功地送上一枚绕行火星的飞行器 , 也将登陆车送上了火星 , 然而登陆车仅仅存活了短短的20 秒就香消玉殒了 。1973 年 , 苏联宇航局又送上了一枚绕行火星的飞行器 , 它终于传回60 张照片 。但是很不幸 , 这枚飞行器也只维持了短短的9天就一命呜呼了!到1996 年为止 , 他们先后尝试了数次火星探秘之旅 , 依然是全军皆没、灰头土脸!