在上一期的通訊中提到,中國、阿聯酋和美國都在2020年7月時發射火星探測器,開展火星探測任務,原因是為了趕及地球跟火星的發射窗口。火星探測器成功發射只是探測任務的開始,我們就來看看其他有關火星探索的事。

什麼是「窗口期」?
火星和地球的公轉周期並不相同,兩個星球的公轉軌道距離最接近時就是發射窗口期,探測器在這個時候發射可以縮短航行時間,而今年(2020年)10月14日將出現「火星衝日」的天文現象,屆時火星、地球和太陽所處的軌道位置將形成一條直線,火星和地球的距離也將最接近,所以十分適合進行火星探測任務。考慮到地球和火星的距離以及這兩個星球環繞太陽公轉的速度,最佳的火星發射窗口期就是「火星衝日」之前兩個月左右,即2020年的7月至8月中旬。這樣的火星窗口期每26個月才會出現一次,錯過這次則要等到兩年後,所以各國都爭取在這段時期開展火星探索任務。

火星探測器需要經歷最少7個月的太空航行才能到達火星,即是說這個發射器要大概在2021年的2月,才抵達火星所在位置。

前往火星
火星和地球的最近距離約有5500萬公里,但最遠時會超過4億公里。要提升任務成功的機會,除了爭取在發射探測器的最佳發射窗口期發射外,燃料亦是重點之一。為了減少探測器的體積和重量,科學家們需要從燃料下功夫,最直接的方法就是減少使用和攜帶燃料。德國工程師瓦爾特.霍曼在1925年時以數學推論出「霍曼轉移軌道」,對理解軌道力學和太空航行任務作出重要貢獻。

霍曼移動軌道是一種軌道轉換方式。在第一次加速時,太空船先從本來的軌道轉移到一個橢圓的軌道,當它到達橢圓軌道的遠拱點時就再次加速,進入目標軌道。太空航行時,轉移軌道會消耗大量燃料,火星探測器若利用到霍曼轉移軌道來航行,在發射後只需兩次加速轉移軌道便可以進入火星的航道,大大節省了太空航行時所需的燃料和時間。

在人類探索火星的歷史裡,約一半的探索任務以失敗告終,期望在2020年的火星年中所進行的探索火星任務能創出新的里程碑。

相片來源:
Leafnode