天问一号成功登火被嘲笑十年后，中国用一颗探测器打破美国纪录

　　5月15日，天问一号终于降落火星了，这也就意味着，中国用一颗探测器就成功挑战＂绕落巡＂中的两个重大任务，只剩下最后一个阶段＂巡＂。更重要的是，中国火星探测已经一举超过苏联，也走完美国数十年的历程，值得所有国人骄傲。
　　天问一号着陆器
　　所以你会看到，美国一直在向中国索要火星的数据，就是因为中国探索的一些数据，也是美国也是没有的。
　　那么问题来了
　　用一颗探测器取得美国数十年的成绩，这种中间克服的困难到底有多大呢？
　　我举个数据，大家或许就会知道了：火星探测难度有多大？
　　火星探测从上世纪60年代开始，至今人类发射了40多次火星探测器，结果成功率只有43%，不到一半，其中美国22次（加毅力号），苏联以及俄罗斯共计19次，其他号称发达国家，最多2次。
　　各国火星探索次数
　　在这40多次里面，只有美国成功在火星表面展开巡视，连技术强如苏联也从未成功过。
　　他们在1962年-1969年，发射五个探测器，全部失败，最惨的一次仅发射1分钟就坠落炸毁。直到1971年，苏联发射的火星3号 ，才成功登上火星，成为人类历史上第一个登火的探测器，但是也仅限于此，巅峰即跌落，在坚持14.5秒后失去联系，号称秒躺。此后再也没有成功过。
　　俄罗斯火星3号
　　其实连美国也经历了数次失败，才一步一个脚印，从完成＂绕、落、巡＂三个阶段。
　　而中国却一次性完成美国也不曾做到的奇迹，甚至部分探测器的性能超越美国。
　　所以火星也被人类号称探测器坟墓的。
　　那么探测器实际会遇到哪些困难呢？
　　恐怖7分钟只是开始
　　很多人可能知道天问一号的任务艰巨，但是一路走来，天问一号好像异常的顺利，顺利的发射、顺利的抵达火星，如今还顺利的着陆，可以说顺利的大家都觉得理所当然。
　　天问一号
　　其实并不是这样，我们就以这次着陆过程以及火星灾难沙尘暴为例。
　　火星着陆一直有个地狱7分钟的说法，我在2月份的科普中说过了，这边不展开，只简单总结几句：
　　着陆器与火星车的组合在与轨道器分离后，需要在2万米的的路程内，将速度从5km/s降至0。开过车的都知道速度越快，越不好刹车，着巡组合体也是如此。
　　天问一号着路器组合体
　　那么有什么办法可以提高成功率？
　　其实是没有的，由于火星距离地球实在太遥远，所以一般只能靠着陆器自己调整。
　　这个过程会用到：气动减速、伞降减速、动力减速、着陆缓冲等四种减速方式，因为速度太快，这个四个环节的降速过程需要及其准确的控制，环环相扣，差之毫厘谬以千里。
　　而极度准确就意味着极高的精密度，而精密度又很容易受到撞击的影响，从而影响探测器工作。俄罗斯火星3号，就是这个过程没做好，所以才会发射秒躺悲剧。
　　天问一号四种降落方式
　　虽然不能进行过多的人工干预，但也不是说放任不管。
　　中国航天人给出的办法，就是对降落过程进行全方面的监督以及数据分析。这个检测设备就是中国首创的火星探测器信标。天问一号的＂黑匣子＂
　　火星探测器信标是一种类似飞机黑匣子的设备，它会随着着陆器一起进行同步降落，在降落的过程中，对着巡组合体进行全方位的监督，数据采集，然后进行数据回传。
　　着陆组合体
　　这样做有什么好处呢？
　　主要有两个：第一，找出故障的原因，简单讲就是，可以通过数据手机，在降落过程，详细分析出哪个环节出错，或者哪里磕磕碰碰，导致探测器出现故障，然后就可以针对性行，设法修复。
　　还有一个好处就是，采集坠落过程的数据，为下次降落火星做好准备。
　　火星车与着陆器分离
　　看到这边，有些小伙伴可能会说了，既然火星车可能出现问题，难道火星探测器信标就不会出现问题吗？
　　熊猫可以肯定告诉你，确实不会。
　　黑匣子灵感源于飞机，通常空难之后，飞机上的黑匣子都会记录相关的数据，用来分析空难原因。所以一般黑匣子的材质都非常特殊，可以抗抗火、耐压、耐冲击振动、甚至抗磁干扰等等。天问一号的黑匣子也是如此！
　　飞机黑匣子
　　它也是由特殊复合材料制成，主但是性能更加强大，主要有三种特性
　　第一、强抗冲击。
　　探测器信标在结构上采取了多层的组合材料，比如外层强度和韧性比较大，保证应对突然来临的冲击力时，也能保持外形的完整性。内部则是类似橡皮那样具有强塑性的材料，可以吸收冲击产生冲击力。
　　这套系统被研究团队称为＂刚柔耦合系统＂，它可以让鸡蛋从高空落下，还不会破碎，这种抗冲击性比飞机黑匣子还要高出将近一半。
　　航空特殊材料
　　第二特性是：耐寒！
　　火星的平均气温在-55 （零下55摄氏度）左右，而且温差极大，最高27 ，最低却可以达到-140多度。所以研究团队就设计了两种模式进行＂保暖＂，一种是材质上下功夫，保证内部的环境处于稳定状态，还有一种就是主动调解的功能。
　　第三特性是抗干扰
　　与黑匣子不同，由于人类没办法主动去火星寻找信标，所以就需要在极端条件下，将关键的数据进行回传。这样就必须让黑匣子具备抗干扰能力。
　　祝融号探测器
　　有了这个黑匣子，中国也就更有底气面对复杂的降落过程。
　　但是别以为降落在火星上，探测器就安全了。后面的火星车＂巡视＂还需面对一个致命的对手-火星沙尘暴。探测器致命敌人：火星沙尘暴
　　地球上沙尘暴形成的原因是：强风推动地面上的尘埃形成的，火星上由于大气稀薄，本身空气中就含有大量的微小尘埃，而火星巨大的温差会导致空气流动速度加快，从而形成强风，目前已知最快的风速，可以达到每秒180米，相当于地球上的12级大风。
　　火星沙尘暴
　　在超强的大风带动下，空气中以及火星表面上的沙尘，最终形成巨大的沙尘暴！这些漫天飞舞的有时候会持续数月之久。
　　美国于2004年登录火星的＂机遇号＂探测器，就曾数次遇到沙尘暴，并在2018年时，遭遇一场持续数月的沙尘暴，机遇号被迫暂停所有仪器，因为空中的沙尘会阻挡探测器的太阳能电池板吸收热量，而且落在太阳能板上的尘土也会影响发电效率，甚至停止发电。
　　这次的沙尘暴就是如此，机遇号在遭遇沙尘暴后，被迫停滞，最后彻底失去联系。
　　美国机遇号
　　而我们的火星车祝融号背部，也有四块太阳能电池板，所以理论上是极其畏惧沙尘暴。但与机遇号不同的是，中国的研究团队给火星车设计可以多角度伸张的功能，当祝融号遇到沙尘暴后，就可以通过向上或者斜着将沙尘抖落！
　　这种设计也确保了祝融号火星车可以安全度过沙尘暴。
　　实际上，类似黑匣子和伸展太阳能板这样的黑科技还有很多，比如特制高空降落伞，还有悬架功能、蟹行设计+底盘升降等功能，都是为了保证火星探测的安全性。
　　祝融号的太阳能电池板
　　可以说，中国航天一直以来就有的传统就是不打没有把握的仗，每一项航天试验的背后，我们的科学家早已经进行无数次试验，这些试验，我们看不见摸不着，但却为中国事业竖起一道道壁垒。
　　其实话说回来，即使最后一个阶段失败那又怎样？被嘲笑的中国火星探测
　　我们火星探测又不是没有经历过失败，以前就科普过，中国火星探测的尝试，最早开始于2011年，当时中国受到俄罗斯邀请，紧急设计了＂萤火一号＂火星探测器，跟随俄罗斯的火箭一起冲刺火星。
　　萤火一号任务图
　　结果萤火一号出师不利，俄罗斯的火星计划就算中了魔咒一样，火箭升空没多久就掉落烧毁，导致萤火一号莫名躺枪，还顺便被带了一波节奏，后来中国就不再谈火星探测了。
　　这个故事很多人都听说过，但是很多人不知道其中的真实原由。
　　其实在中国的规划中，萤火一号只是中国火星探测计划的第一步，在中国原本的规划里，火星探测计划和探月一样，都是分为四步走的常规战略，也就是＂绕、落、巡、回＂。在萤火一号撘顺风车失败之后，中国就搁置了这个计划，选择了相信自己，不寄希望于任何人。
　　俄罗斯火箭爆炸
　　在此后的十数年里，中国火星探测计划虽然一直被外界误解，甚至指责连尝试的勇气都没有，但是航天人都格外的沉默，憋着一口气在做事情。
　　但是中国航天人憋着一口气，不是在生闷气，而是在悄悄发育！直到2020年宣布中国将一次性挑战三个任务时，所有人都惊呆了。
　　用一句俗语讲就是：别人看不起我没关系，我悄悄发育，然后惊艳所有人
　　不得不说，这一波干得漂亮又解气！
　　航天科学家
　　当然本猫要说的不是这个，而是中国的火星探测本身任务其实就是超标了，虽然航天人足够有底气，但是我们普通人其实更应该宽心看待。即使失败了又能怎么样？我们已经惊艳了所有人。中国航天人乃至中国人都已经过了以＂成败论英雄＂的自卑阶段。
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