不怎么保持方向,就跟发射炮弹一样,落点在发射之初就确定了。炮弹的加速过程在炮膛内,火箭也一样,加速过程在地球。通常情况下,在航天器从地球飞往火星的途中,不做太大的调整。因为计划的轨迹就是让航天器到达火星轨道高度的时候恰好和火星相遇,然后减速环绕即可。这就是为啥火箭有个发射窗口,因为在这段时间,能以最少的燃料把航天器扔过去。
错过了最佳的窗口,也许航天器无法完全利用地球自转以及地球公转甚至月球的弹弓效应,可能需要更多的燃料。总而言之,就和发射炮弹类似,落点提前算好的。航天器发动机也不是跟电动车一样扭一下就走,发动在太空也没法频繁启动。当然,中途发现算错了还可以调整的,并不需要多少燃料,通常由小型火箭完成,这类发动机一般使用一混合就燃烧的燃料。
飞向火星的飞船,经历的“恐怖7分钟”到底是怎么回事?
发射飞船上火星的难度远比月球要难的多,“恐怖7分钟”就源于此,这就像多年寒窗苦读,走上了考场,能否过独木桥全靠这7分钟,家长是两眼一抹黑,只能等待最终的成绩。登月与登火星谁更难?1969年,人类成功在月球上插上了旗子,拿回来了“土”特产。很多人质疑,认为技术难度太高。到底是在质疑人类当时的科技水平,还是吃瓜群众就喜欢阴谋论呢?如果是科技水平,为什么没人质疑火星任务呢。
同一时期人类也向火星迈出了脚步,1962年前苏联,1964年美国水手四号探测器等等大量火星任务,有兴趣的去查查资料。到天问一号发射前为止,人类已经发射了45个火星任务。第一次是1960年,前苏联,最后一次是美国宇航局的“洞察号”,于2018年11月26日在极乐空间基地着陆。在这45次任务中,19次成功,26次失败,多次失败都是因为着陆器“姿势”不对,“摔”在了火星上,在火星上软着陆并不是一件容易的事。
地球和火星的距离最近时只有5500万公里,但是去往火星并非像扔飞镖从A到B墙上的10环,那么简单,你可以简单理解为扔了个“回旋镖”。由于不同轨道之间运动的复杂情况,在到达火星旅行距离会成倍增加。火星和地球在太空中都不是静止的,而是以不同的速度围绕太阳运行,火星就像一个旋转移动的靶心。这意味着要到达火星,必须遵循椭圆轨道,执行从地球到火星轨道的转换。
这个巨大的椭圆轨道,在技术上被称为霍曼转移轨道,我们刚发射的天问一号走的也是这条轨道。移动的靶心要打提前量。在这种空间追逐中,宇宙飞船逐渐缩短了它与火星的距离,同时宇宙飞船和火星都继续绕太阳运行。这种轨迹有点像怕越位的足球队员望着足球传出的轨迹,然后追着球,看能否球落地,人达到,然后抬脚把球完好无损的接住,而不是射门。
当然传球可以直线,抛线,球员可以用头、脚、胸等控制,而火星不是人,飞船需要轨道计算,接触姿态等一系列复杂的问题。由于不能直线到达,因此火星的航行就需要按着轨道“绕道”而行,距离从大约5500万公里,提升到超过4.5亿公里,如果选择利用地球的“引力弹弓”效应,燃料可以节省,但距离还需要增加,距离意味着延迟。
无线电从地球向火星发送一个指令平均需要12.5分钟,而接收返回信号需要同样的时间,因此从地球上实时遥控探测器降落到火星表面是根本不可能的,整个过程必须自动化。因此,没有机载计算机的帮助,就不可能实现自动控制下降。机载计算机要能够根据实时情况处理复杂的操作,而预计的操作必须与实际情况完全匹配。很多人说登月的时候电脑还是晶体管,但却没有人意识到好歹阿波罗飞船上还坐三个人呀,而且月球上没有“风”(大气)!从这里看,登月实际上要比火星登月容易得多,就像某斯拉,你人睡在车上,让它从北京自动驾驶到上海,到底能不能到你并不知道。
而如果是从北京到河北,还有人在驾驶位子上看着,随时准备介入,大概率是能到的。恐怖7分钟由于我们在地球上无法介入,从进入火星大气层到着陆之间的这段时间就被戏称为“恐怖7分钟”别看这短短七分钟,对于那些在地球上等待火星信号的人来说,数年的设计、数亿的投资以及整个事业的成功或失败都取决于这每一分每一秒,计算机的每一条指令,代码中的每一个字符。
第一个危险是进入大气层,这个过程必须要有合适的倾角,大约是12度。此时,前面的隔热板需要具备两个基本功能:1.吸收飞船的大部分动能,由于大气摩擦可以使飞船在两分钟内从20000公里/小时减到1600公里/小时左右;2.保护飞船上的精密仪器和电子元件不受摩擦产生的热量的影响,热量很容易超过1000摄氏度。
随后,在距离地面约9-10公里的地方,下一步减速的任务交给降落伞。火星的大气比地球的稀薄得多,降落伞的作用也是有限的。单单依靠它,所有的东西落在火星上只能是一堆“渣”。大气层中虽然不能借摩擦力踩刹车,但我们可以反向加速。因此,探测器必须配备反向火箭,从距离地面2公里处开始工作。听着很简单,除了速度,你注意“脸先,还是P股先”着地了吗?去年印度登月的20多公斤的“遥控小汽车”就是因为“姿势不对”落地摔了个粉碎。
因此,在此之前我们还需要一些列的操作:打开降落伞;前挡热板的释放;打开后护罩和降落伞;测高仪开始工作以测量离地面距离的变化图:好奇号从进入大气层到软着陆火星表面这段“恐怖的七分钟”期间必须执行一系列复杂的自动操作当反向火箭停止下降直到接近零的速度时,着陆器和探测车会以自由落体的方式完成最后几米。当然软着陆并不能硬碰硬,所以我们还需要气囊。
在第一次与地面接触后的一系列弹回中,安全气囊吸收了大部分与地面碰撞时的动能。图:探路者号使用的安全气囊。与此同时,隔热板、降落伞、火箭需要保证脱离时可以和探测器保持距离,以确保掉落到地面的各种碎片不会干扰安全气囊的弹跳。谁也不想“遥控汽车”好不容易着地了,然后被降落伞盖住了,走走轮子还被缠住了,走都走不出去。
假如罗辑当初做的决定是让三体第一舰队飞向火星,并允许三体后续移民的话会怎样?
怎么可能,当时地球正处于末日之战的震惊和恐惧之中,逻辑这么做了有两种结果,1 没人发现他这么做,大多数地球人在三体舰队进入太阳系之前就会吓死。。。2 被人发现这么做,逻辑会第一时间被打死。另外逻辑除非脑子里的水能灌满太平洋,否则不会这么干。三体人对地球人那是务必赶尽杀绝的,这个毋庸置疑,还想收留到火星?你是不是圣母的前世?当时太阳系内的星球地球已经可以涉足,木星都有舰队了,大量的资源等着开采呢,你还找一个比你科技高几百年的来消耗争夺资源?就好像往河里放鳄龟,麦田里放老鼠,这种圣母婊的事儿还是少做。