天问一号着陆区在哪里?进入火星为何会摩擦燃烧,升空却不会?
备受瞩目的天问一号探测器很快就要到达火星,在2021年2月5日,天问一号探测器完成第四次轨道中途修正,以确保探测器能够按计划被火星引力捕获而进入火星轨道,天问一号当时与火星的距离仅剩最后的110万公里。此前天问一号探测器在距离火星大约220万公里的地方拍摄到了火星照片,天问一号的第一张火星照片中向我们展示了火星表面的阿茜达利亚平原、克律塞平原、子午高原、斯基亚帕雷利坑以及水手谷的景象。
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天问一号拍摄到的火星
天问一号什么时候到火星
作为我们首个火星探索任务,天问一号的每一个动态都备受关注,此前天问一号曾经回眸看到地球家园,拍摄到地球与月球的合影,在2020年国庆期间天问一号还发回了自拍照。相信大家现在都已经非常期待能够尽快看到天问一号进入火星轨道,最后的110万公里,还需多久才会到达火星呢?
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什么时候天问一号才会进入火星轨道,相信大家都已经在不少的报道中看到了一个时间节点,那就是预计在2021年2月10日左右(即农历除夕前后),天问一号探测器就会进行近火制动减速,然后进入环绕火星轨道,成为一个环绕火星飞行的轨道探测器。
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天问一号的着陆区在哪里?
【天问一号着陆区在哪里?进入火星为何会摩擦燃烧,升空却不会?】当天问一号探测器进入火星轨道后,会先环绕火星飞行大约3个月,随后在2021年5月择机实施软着陆,将火星车送上火星表面。既然我们的火星车要登陆火星,那必须要有一个着陆区,我们火星车选择在哪里着陆呢?其实在很早之前科学家就已经公布了天问一号的着陆区,那就是火星北半球的乌托邦平原。
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之所以选择在北半球的乌托邦平原着陆,其中一个原因是因为南半球的地势坑洼不平,很多都是山地,相比之下北半球的乌托邦平原就相对平坦。除此之外,科学家认为火星乌托邦平原在远古时代可能是一个海洋,在我们地球的海洋里孕育了无数种生命,或许远古时代的火星海洋可能也曾经存在远古生命,科学家认为这一个区域的研究价值非常高,很有可能会有我们意想不到的发现。
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同样穿过大气层,进入火星为什么会摩擦燃烧
当天问一号实施着陆火星时,着陆器会在火星大气层中摩擦剧烈燃烧,变成一个从天而降的火球。在2020年12月,我们的嫦娥五号探测器返回舱在返回地球大气层时也燃烧起来。不管是进入地球大气层,还是进入火星大气层,都是一个充满了惊险的过程,因为温度非常高,在历史上曾经出现了一些事故,宇航员因此而丧生。可能有一些朋友感到疑惑,这些探测器、飞船从地球发射升空时,也穿过地球的大气层,为什么在发射阶段不会出现燃烧呢?
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首先,探测器、飞船在发射升空时并不是直接暴露在大气环境中,而是有一个整流罩包着,能够起到保护探测器、飞船的作用。因为这些整流罩涂有二氧化硅系之类的耐热涂层,当火箭达到一定的高度时,才会打开整流罩将飞行器放出来。
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其次,不同高度的大气密度不一样,高度越高,大气越稀薄。一开始火箭在点火发射升空时,虽然地面大气密度比较高,但是由于火箭的初始速度为0,所以一开始气动加热效应为0。随着火箭不断加速上升,它的速度也会越来越快,但是大气也会越来越稀薄,当火箭发射到几十公里的高空时,它的速度还没超过3公里每秒,气动加热效应并不足以让火箭整流罩燃烧起来。而当火箭进入100公里外的太空时,空气非常稀薄,带来的气动加热效应已经可以忽略不计了。所以,这些火箭在发射阶段一般都不会出现燃烧的情况。
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当探测器在开始着陆火星时,它的速度还可以接近2万公里每小时,相当于接近5公里每秒。着陆器以这样的速度进入火星大气层,由于高空中大气很稀薄,所以空气阻力带来的减速不太明显,着陆器还会以较高的速度不断下降。当到达一定的高度时,空气密度越来越大,阻力也越来越大,气动加热效应越来越明显,这时候就会变成燃烧起来的火球。随着着陆器高度不断下降,速度也越来越小,气动加热效应也会减弱,慢慢地不再燃烧,直至降落到火星表面。
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