在上一期的通讯中提到,中国、阿联酋和美国都在2020年7月时发射火星探测器,开展火星探测任务,原因是为了赶及地球跟火星的发射窗口。火星探测器成功发射只是探测任务的开始,我们就来看看其他有关火星探索的事。

什么是「窗口期」?
火星和地球的公转周期并不相同,两个星球的公转轨道距离最接近时就是发射窗口期,探测器在这个时候发射可以缩短航行时间,而今年(2020年)10月14日将出现「火星冲日」的天文现象,届时火星、地球和太阳所处的轨道位置将形成一条直线,火星和地球的距离也将最接近,所以十分适合进行火星探测任务。考虑到地球和火星的距离以及这两个星球环绕太阳公转的速度,最佳的火星发射窗口期就是「火星冲日」之前两个月左右,即2020年的7月至8月中旬。这样的火星窗口期每26个月才会出现一次,错过这次则要等到两年后,所以各国都争取在这段时期开展火星探索任务。

火星探测器需要经历最少7个月的太空航行才能到达火星,即是说这个发射器要大概在2021年的2月,才抵达火星所在位置。

前往火星
火星和地球的最近距离约有5500万公里,但最远时会超过4亿公里。要提升任务成功的机会,除了争取在发射探测器的最佳发射窗口期发射外,燃料亦是重点之一。为了减少探测器的体积和重量,科学家们需要从燃料下功夫,最直接的方法就是减少使用和携带燃料。德国工程师瓦尔特.霍曼在1925年时以数学推论出「霍曼转移轨道」,对理解轨道力学和太空航行任务作出重要贡献。

霍曼移动轨道是一种轨道转换方式。在第一次加速时,太空船先从本来的轨道转移到一个椭圆的轨道,当它到达椭圆轨道的远拱点时就再次加速,进入目标轨道。太空航行时,转移轨道会消耗大量燃料,火星探测器若利用到霍曼转移轨道来航行,在发射后只需两次加速转移轨道便可以进入火星的航道,大大节省了太空航行时所需的燃料和时间。

在人类探索火星的历史里,约一半的探索任务以失败告终,期望在2020年的火星年中所进行的探索火星任务能创出新的里程碑。

相片来源:
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2020年9月