2020年絕對是人類歷史上的火星探索之年，在這一年中，我國的天問一號、美國的毅力號以及阿聯(lián)酋的希望號火星探測器都先后發(fā)射升空。

為什么人類的火星探測熱情一下子如此高漲？其實各個國家看似爭先恐后地發(fā)射火星探測器并不是為了爭奪火星探測第一的名頭，而是要抓住這一重要的時間節(jié)點?；鹦鞘堑厍虻泥従樱c地球一樣圍繞太陽進行公轉(zhuǎn)，不同的是地球公轉(zhuǎn)一周的時間約為365天，而火星公轉(zhuǎn)一周的時間約為687天，這就使得地球與火星之間的距離會出現(xiàn)變化，而要登陸火星就必須等待火星運行到一個與地球恰到好處的位置，而這樣的位置大概每780天才會出現(xiàn)一次，所以要是錯過了2020年這個時間節(jié)點，就要等到兩年之后了。

有趣的是，雖然各個國家火星探測器的發(fā)射時間都是相近的，但采樣返回的時間卻拉開了距離。

(資料圖片僅供參考)

按照天問一號總師孫澤洲的報告，中國火星采樣返回時間大概在2031年7月，而NASA的火星采樣計劃預計在2033年才能返回，也就是說這一次我們提前了2年。其實，人類前往地球以外的星球采樣早已不是第一次了，只不過之前的采樣只是針對離我們最近的月球和一些小行星，前往另外一顆行星采樣，這還是第一次，那么火星采樣和月球采樣有什么不一樣呢？火星采樣的難度要比月球采樣高多了。

探索地外星球的過程可以分成兩部分來看，一是飛出去，二是飛回來。

以探月為例，飛出去，我們依靠的是運載火箭，因為現(xiàn)階段只有運載火箭具有足夠的推力能夠幫助我們擺脫地球的引力。當探月器擺脫了地球引力進入月球軌道之后，隨著速度的降低，探月器會在月球引力的作用下開始降落，在下降到距地表一定的距離之后，登月艙就會點火減速，以便平穩(wěn)著陸。月球上沒有火箭，也沒有發(fā)射塔，登月艙怎么回來呢？其實登月艙的下降段就是發(fā)射架，至于火箭嘛，根本用不少，因為月球沒有大氣，引力也只有地球的六分之一，所以輕而易舉便可以點火升空離它而去。

與探月相比，探索火星可就難多了。

火星擁有大氣，盡管它比較稀薄，但這就使得我們不能像月球那樣，任由探測器在引力的作用下掉下去，我們需要給探測器增加防護，避免在下降的過程中因為與大氣的激烈摩擦所產(chǎn)生的熱量而燒毀。在下降到一定高度時，還要張開降落傘進行減速，最后還需要通過火箭反推來實現(xiàn)軟著陸。聽起來是不是比探月要復雜了不少？但真正的難題還在后面，那就是采樣后如何返回?；鹦请m然比地球小，但它可比月球大多了，所以火星的引力也要遠大于月球，所以從火星返回是人類第一次從一顆引力較大而又有大氣的行星上嘗試起飛。

我們雖然沒有辦法把運載火箭帶到火星上去，但為了能夠擺脫火星的引力，就必須要攜帶大量的燃料，而這其實是一件令人非常頭疼的事情。

現(xiàn)階段人類的航天探測依靠的都是化學動力，而化學動力火箭的特點就是運載能力有限，以長征五號運載火箭為例，它的起飛質(zhì)量約為870噸，而地球同步軌道運載能力僅為14噸，所以現(xiàn)階段人類航天活動最容不得的事情就是增加重量了，但為了從火星順利返回，增加重量又是無法回避的問題，所以此次采樣任務(wù)最終使用了兩枚長征五號火箭，總算是把軌返組合體和著上組合體都送了出去。

著上組合體就是著陸器與上升器。

當該組合體完成了火星采樣之后，上升器會點火升空重回火星軌道，而由軌道器和返回器所組成的軌返組合體早就等在了這里。之后，上升器會與軌返組合體進行對接，將采集到的火星樣品轉(zhuǎn)移到軌返組合體之中，然而便會踏上回家之路。為什么這一次NASA落后了？其實他們原本也是計劃2031年返回，但因為之前的計劃太過復雜，以至于增加了火星采樣返回計劃的整體風險，所以只能將原本的計劃一分為二，這樣一來自然就延期了，而且從NASA的整個計劃來看，2033年可能還是個樂觀的估計，如果其中任何一個部分出現(xiàn)問題，也不排除繼續(xù)延期的可能性。

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標簽： 運載火箭 火星探測