恐怖7分钟!这是你不知道的火星着陆器“好奇号”着陆的秘密

科学羊 2024-11-11 14:04:13

封面 | 火星的真实色彩影像,由阿联酋希望号火星探测器拍摄

大家好,我是科学羊🐑。

在浩瀚的太阳系中,除了我们的地球外,火星无疑是最受人们关注的星球。从天文学家到企业家,再到政治家,都对这颗神秘的红色星球满怀兴趣。

大家都知道,在这方面马斯克不仅热衷于探索火星,还立志让人类真正踏上这颗星球。为此,他不惜成立了一家专门的火箭公司,试图用企业的力量完成这项似乎只有国家能承担的任务,彰显着火星不可抗拒的魅力。

那么,火星到底有什么特别之处呢?

是什么让全球精英和科学家们对它趋之若鹜?

今天,我们就一起来揭开火星的神秘面纱,看看为何人类如此渴望探索它。

01 火星的魅力:人类移民的理想星球

人们想要“移民火星”的想法,其实并非源自于对这颗星球美丽景色的向往。

虽然火星确实拥有令人称奇的自然景观,比如太阳系中最高的山峰——奥林匹斯山。

这座山比地球上的珠穆朗玛峰高出近两倍,而在古希腊神话中,奥林匹斯山也是诸神的栖息地,神秘而充满力量。

奥林帕斯山为太阳系行星中已知最高的山

然而,人类想去火星并非是为了登高望远,而是因为它可能是地球之外最适合人类居住的星球。

假如有一天人类要向宇宙更深处进发,那么在太阳系中,火星是唯一一个可能作为前哨站的星球。

火星有着坚实的岩石地表,和地球有诸多相似之处。而在太阳系的八大行星中,只有火星符合这一条件。

木星、土星、天王星和海王星虽然巨大,但它们全都是由气体构成,没有固态的地表供人落脚。

而离地球最近的金星和水星,虽然表面为岩石,但它们与太阳的距离太近,温度极高,平均温度高达400摄氏度以上。可见,火星几乎是太阳系内唯一一个能够承载人类移民梦想的星球。

02 火星探索的挑战:着陆困难重重

尽管火星是理想的前哨站,但要到达火星并非易事。

火星距离地球遥远,仅仅飞行时间就将近一年。

而即使飞到火星,也只是难关的开始,着陆才是真正的挑战。火星的着陆一直以来都被视为一项几乎无法控制的“恐怖任务”。

就在五年前,美国宇航局成功地将一台名叫“好奇号”的火星探测器成功送上了火星。然而,这个过程充满了惊险和奇迹。

好奇号”火星车。图片来源:NASA

特别是在火星着陆的最后七分钟,科学家们称之为“恐怖7分钟”。

为何如此称呼?

因为“好奇号”降落的每一个步骤都必须完美无误,稍有偏差便可能功亏一篑。

03 恐怖7分钟:与时间的赛跑

而若要从地球发出指令,让“好奇号”调整操作,同样也要14分钟,这样的时间延迟使得科学家无法实时操控探测器。

也就是说,当科学家接收到“好奇号”到达火星大气层边缘的信号时,它其实已经在7分钟之前就完成了整个降落过程。这样一来,科学家们根本无法在关键时刻介入操作,只能在地球上默默等待结果。

在进入火星大气层的那一刻,“好奇号”的时速高达21000公里,相当于每秒飞行6公里。

这是什么概念呢?

假设你站在北京tam广场,那么一秒钟就能到达国贸,这种速度简直让人难以想象。如此高的速度与火星大气层剧烈摩擦,温度瞬间飙升至1600摄氏度,“好奇号”外壳因此被烧得通红,变成一颗“流星”划过火星的夜空。

为应对这种极端环境,科学家们为“好奇号”设计了一层隔热保护层,即便外壳温度再高,探测器的核心部分仍能保持安全。然而,高温带来的摩擦也有助于为“好奇号”减速,算是无心插柳的“刹车”措施。

尽管第一次“刹车”成功,但依靠火星大气层摩擦的减速效果有限,探测器的速度仍在每小时1600公里。

于是,科学家们早有准备,开启了第二轮减速计划——释放降落伞。这个降落伞是有史以来人类制造的最大、最坚固的伞具之一。

它在距火星地面11公里的高空被打开,进一步减缓了探测器的下落速度。

就在降落伞被打开的同时,“好奇号”脱掉了隔热罩,以便实时探测火星表面的情况,从而精确地计算自己与地面的距离和速度。然而,即便如此,降落伞的减速效果仍然不足。

此时,“好奇号”的速度仍在每小时300公里左右。

于是,探测器在距地面较近的位置抛弃了降落伞,开始了最后的“第三脚刹车”——喷气发动机减速。通过发动机对着地面喷射气流,“好奇号”逐渐调整姿态,缓缓靠近地面。

好奇号着陆过程。图片来源:earthsky.org

当探测器距离火星表面越来越近时,科学家面临着最后一个挑战:火星地面上的沙尘可能会被发动机气流吹起,进而损坏设备。

于是,科学家们设计了“蜘蛛侠模式”——在着陆的最后阶段,探测器从着陆装置上放下一根结实的绳索,缓缓将自己吊放到火星地面上。

正是靠着这样精密设计的多重减速手段,“好奇号”得以安全着陆,开始在火星表面执行探测任务。

从头至尾,所有的动作都是在设计好的程序中自动完成,科学家们在地球上几乎无法对这个过程施加任何影响。这是一次彻底的自动着陆,充满了未知与风险,但最终奇迹般地取得了成功。

04 火星之窗:夜空中的红色小点

如果你也想亲眼看看这颗与我们地球如此相似又如此神秘的星球,近期正是绝佳的时机。

最近火星的位置非常接近太阳,若想要看到它,可以在晚上7点半左右、日落时分的西北方地平线附近寻找。

当太阳下山,阳光不再刺眼时,你或许会看到靠近地平线的一颗微弱的白色小点,那就是火星。

这个小点,正是“好奇号”在漫游的地方。你可以和家人一起寻找这颗星星,然后把火星探测的故事分享给他们。

总结:勇敢探索,星空不止

今天,我们一同领略了火星的种种魅力,也了解了人类为了探索未知星球所付出的努力。火星,是地球之外最有希望成为人类移民地的星球,而人类对火星的探索,还仅仅是开始。

在“好奇号”之前和之后,还有很多探测器陆续奔向火星,它们带回的数据将为未来的火星登陆铺平道路。

对于人类而言,火星不仅是一个遥远的行星,更是一个希望的起点。

未来,当我们站在这片红色土地上时,回望这段探索之旅,会更加珍视科学的力量和探索的勇气。

火星,星辰大海中的一颗红色珍珠,正在等待着人类的下一个足迹。

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