作为航天事业起步较晚的国家,我国一直在追逐着美国的步伐。这一次,咱们有希望领先一步了!2028年,我国计划展开火星表面采样返回计划,而世界第一航天强国美国,同样的计划却面临着流产的风险。
火星探测之争
还记得2020年的时候,我国和美国都趁着火星探测的窗口期,将各自的火星车送上了太空,并于次年完成了着陆。
同样是火星车任务,我国的祝融号火星车相比之下不如美国那么先进。在经验不如美国丰富的情况下,虽然同样发射于2020年7月,但祝融号比毅力号晚了差不多3个月才实现着陆。而且,由于能量的来源是太阳能,它不得不在火星的冬季休眠,遗憾至今还没有苏醒,了无音讯。
美国的毅力号火星车看起来更加先进,在核动力电池的加持下,毅力号顺利地度过了火星的冬天,至今还在运行。它甚至携带了一架无人直升机,在火星表面完成了人类历史上第一次地外天体的悬浮探测。
除此之外,美国宇航局还更进一步,利用毅力号火星车展开了火星表面的采样工作,计划将这些样本带回地球,利用地球上的实验室进行更加深入的火星研究,继续领先全世界。
按说美国比我们提前了不止一步,率先将火星样本带回地球也是理所当然的。但那个时候恐怕大部分人都没有想到,这个项目上,中国很可能将完美逆袭,弯道超车。
为什么中国落后那么多,却有机会反超美国呢?
总结下来,原因只有两点:自身的努力,和同行的衬托。咱们先看看咱们自己。
中国的火星探测
首先,得益于天问一号任务的起点比较高。在这次任务中,我国一口气实现了“绕、落、巡”三大任务,相当于把其他国家此前几十年的路一口气走完了。在火星采样的问题上,怎么去火星的问题已经被我国顺利攻克,接下来就是怎么把样本带回地球。
这个难题,也已经得到了验证。目前为止,我国已经连续实现了嫦娥五号和嫦娥六号两次月表采样返回任务,完全掌握了在其他星球上采样并将样本带回来的技术。接下来的问题,就是怎样把两项艰巨的任务融合成同一个、更加艰巨的任务。
这事说起来简单,其实也不容易。它绝不是一个1+1=2的题目,难度是翻倍增加的。
为了节约成本,世界各国目前探测火星还都只能在一个特定的窗口期展开。这个窗口期平均每2年出现一次,而我国计划采用的窗口期,就是2028年的这一次。同样的,从火星返回地球,也要考虑相同的问题。如果往返都要赶在窗口期执行,那么这一趟旅程的总耗时就是差不多3年,这意味着我们的火星样本最早在2031年就能送回来。
接下来的问题是,我们要如何去火星采样呢?光是抵达火星,就已经相当困难了,还要在火星执行发射任务,将样本带回来,我们的火箭有这样的实力吗?
我国的火星采样方案
面对这个问题,我们有两个思路,要么走质,通过一枚极其强大的火箭执行任务,不过这是很难实现的;既然如此,那就曲线救国,走量,也就是通过两枚火箭,共同完成这个艰巨的任务。
和月表采样一样,火星采样的探测器也分为四部分,分别是着陆器、上升器、轨道器和返回器,其中前两个组成了着-上组合体,搭乘一枚火箭;后两个组成轨-返组合体,搭乘另一枚火箭。而且,这项任务不需要下一代火箭,只要现有的长征五号B运载火箭即可实现。
具体来说,这里又涉及了两个不同的方案。
第一种方案,是两枚运载火箭同时发射于2028年11月,于2029年9月前后抵达火星。如果我们的运载能力真的达到更高的水准,或许也能仅仅通过一发火箭就实现这个目标。
而第二种方案,则是在2028年1~3月期间,首先将着-上组合体发射升空,抵达火星后直接进入火星大气,实施软着陆。同年11月,轨-返组合体发射升空,迎接火星样本。
美国的火星探测
毅力号火星车终究只是一辆火星漫游器,不具备发射的功能,所以它是无法将自己采集的样本送回地球的。早在2020年将它发射升空时,美国宇航局就在筹备着如何将样本取回来。
根据当时的计划,美国希望在2030年的时候将这些样本带回地球,并且还邀请欧洲航天局共同参与人类的这一伟大壮举,帮助他们建造轨道器。但早在2021年的时候,欧洲航天局的太空探索主管David Parker就曾经提出,美国宇航局当初提出的火星采样返回计划“复杂到令人百思不得其解”。
果然,在实际实施的过程中,美国宇航局越来越发现取回火星样本的难度实在太大。最初他们最初预计的成本大约是40亿美元,如今根据现在的研究和预计,这个数字已经达到了80亿美元,最高的预计成本甚至达到了110亿美元。
除了经费飙升之外,连时间成本也被严重抬高。根据独立审查委员会提供的结论,美国当初计划的10年内将火星样本带回地球的计划根本不可能实现,这个时间很可能是20年!
最后美国人得到的结论是,这样的方案是不可行的,最终很可能流产。美国宇航局已经在寻求私人科技公司提出方案并给予支持,以求能够降低成本。但直到现在,还没有一个可靠的方案被提出。
总结
按照目前两国各自的计划来看,我国有望在2031年左右将火星样本带回来,美国则可能是2040年。这么算下来,我国在这个项目上将领先美国9年!作为一个航天领域的后起之秀,我们能够一举实现对美国的弯道超车,再次展现了咱们中国人的智慧和奋斗的精神,给大家大大地提了一口气。
当然了,我本人一贯是说话比较谨慎的,咱们万事还是要等尘埃落定,不必提前开香槟。美国到底有没有机会提前完成这项任务,目前也暂未可知。
而且,仅仅一个领域超越美国,还是不够的。从综合实力上讲,美国的航天技术仍然是世界领先的,仍然有很多值得我们学习的地方。但相信我们中国人凭借着自己的聪明才智,一定会在更多领域走在世界的最前面。
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