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為什麼降落月球和火星的方法完全不同?

2021-09-26由 丙圖Video 發表于 歷史

最近,我在觀看中美兩國發射探測器和飛船的模擬動畫時發現,探測器在火星和月球上著陸的方式是截然不同的。這就引發了我對探測器著陸方式的思考:火星與月亮都屬於地外天體,兩者在體積、對地距離,以及質量上有著很大的不同,但是這些因素就能導致探測器,以完全不同的兩種方式降落在天體地表嗎?這兩種方式又有什麼具體的不同?

為什麼降落月球和火星的方法完全不同?

我查閱了大量的相關資料來探究這些疑問,我們可以先來看看降落火星的方法。火星車被火箭送入太空中後,裝有燃料的部件在使用完畢後會逐一脫落,最後僅剩一臺火星車。火星車外包裹著一層保護罩,在要進入火星軌道時會先與大氣層進行摩擦造成減速效果,此時摩擦產生的溫度會很高,而保護罩的作用就體現在這。在降落到一定高度後,火星車會開啟降落傘,利用空氣阻力進一步減速。此時的火星車其實有很多種不同的著陸方式,例如美國的勇氣號和機遇號,都是在火星車上附著一些可以快速充氣的氣囊。當火星車馬上要著陸的時候,氣囊會充氣並覆蓋到全身,形成一個緩衝墊,降落傘會提前釋放它們,任其滾落在地表,直到穩定以後再將火星車從中開出。

為什麼降落月球和火星的方法完全不同?

好奇和和毅力號用的是另一種方法,是在火星車的身上會配置一個下降器,兩者一同被降落傘釋放後,下降器會開啟八個小助推器,在距離火星地表2000的上空開始運作。但是下降器並不會連同火星車一起降落,而是到達了指定高度後透過繩索懸吊的方式,將火星車緩緩放在地面上。不過,火星降落一直有個難點,那就是由於距離過遠,火星與地球的通訊存在著幾十分鐘的延遲,想要實時控制火星車的著陸是根本不可能的,所以科研人員只能在研製階段就設定好自動程式,讓火星車進行自主降落。

為什麼降落月球和火星的方法完全不同?

瞭解完了火星車如何著陸,再來看看登月載人飛船是怎樣落地的。以阿波羅登月艙為例,它在距離月球表面110公里的環月軌道進行環繞時,會將艙體尾部朝著前進方向。它可以在軌道中以慣性執行,而要進行下一步操作時就需要從尾部點火“剎車”。此時登月艙會進入到更接近月球的一個橢圓形軌道,登月艙會再次“剎車”進行減速和下降。與此同時,艙體開啟緩衝支架,測距儀也開始工作,等艙體降落到合適距離後就會自發開啟緩衝著陸功能。

為什麼降落月球和火星的方法完全不同?

看完這兩種降落方式,最開始我所思考的問題也就有了答案。本質上來說,導致著陸方法不同的關鍵性因素其實是有無大氣層。火星和地球一樣都存在大氣層,即使比較稀薄但是也足夠使降落傘受到空氣阻力了,從而減緩著陸的速度;但是月球就不一樣了,它並沒有大氣層,只能讓探測器和登月艙繞著軌道環行,再透過一定的自發推力跳轉軌道,從而一步一步接近月球表面,最終完成著陸。

為什麼降落月球和火星的方法完全不同?

能為不同的天體量身定製著陸方式,這其中的專業知識儲備和需要研製的各類裝置都是十分精妙且複雜的,航天航空領域的技術人員著實厲害。

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