发射探测器去月球背面与去火星,哪个难度更大一些?为什么?

武功没数


飞往月球背面着陆,技术难度还是要稍微低于登陆火星的。从前苏联发射第一枚火星探测器开始,到目前为止人类已经往火星发射了几十枚探测器了,但2/3的探测器都没能够完成登陆火星的任务,直接报废在飞往火星的路上或者登陆火星的过程中。相对于登陆月球,火星登陆成功的概率实在是太低了。美国在上世纪60年代连载人月球都登陆了,但是对于登陆火星来说,他们连70%的成功率都不敢保证。火星因此被称为航天器的坟墓。



火星登陆的难度不是一点半点,主要提现在以下两个方面:

一.距离远,航行路线和通信是个大问题。

火星和地球最远距离有4亿公里,最近也有5500万公里。所以每次登陆火星都要提前计算好火星位置,选择一个最近的距离登陆。而即便是最近的距离,也需要航天器飞行大半年才能够到达火星,这期间还要避免星际空间中各位危险因素才行。所以,能否安全到达火星真的不好说。



再有就是通信的问题,5500万公里的距离,光都要走3分钟,所以每次通信一来一回就得6分钟时间。千万别小看这6分钟,在登陆过程中,那么差一秒中都可能会造成重大事故导致做过最佳登陆时机,甚至会报销掉登陆器。



另外,距离远信号也衰减的厉害,火星到地球的信号衰减倍数至少是月球到地球的100万倍。如此弱的信号,极其考验我们的信号处理分析能力。

二.火星有大气层,登陆器登陆时会经历高。

虽然火星的大气只有地球的1%,但即便如此稀薄的大气也会带给登陆器巨大的摩擦力,从而导致高热。火星登录器在登陆火星时,由于重力作用下降速度极快,产热极大,很多探测器都直接报销在了这个过程中。而月球表面没有大气,所以不存在热量问题,相对好着陆的多。


科学探秘频道


这两个难度不是一个数量级,去火星与去月球完全不在一个档次上。

大家想想,人类载人登月都50年了,现在派出一个探测器去月球对于美俄这样的航天超级大国来说,简直就是小菜一碟。问题是不管弄个什么探测器去月球,都要花大把的钞票,因此去哪里不去哪里就要仔细斟酌。

过去怎么没有人去月背登陆呢?这是因为月球自转已经被地球潮汐锁定,只有一面一直向着地球(正面),而另一面(背面)地球一直看不到。这样地球发射的电波就会被月球本体所屏蔽,探测器到了那边就接收不到任何指令和消息,无法联系。

中国为了发射嫦娥4号在月背登陆,在今年5月就发射了一个叫“鹊桥号”的中继星在月球背面上空等候,当嫦娥4号登陆后就能够成为它与地球指挥中心联系的桥梁。现在嫦娥4号已经成功在月背登陆,运行和联系都正常。

那么美俄是没有这个技术和能力在月球上空发射一个中继星吗?不是,这只是每个国家太空探测的进程和起点不一样,计划也就不一样而已。

上世纪美苏太空争霸,发射了上百艘探测器到月球、金星、火星,月球、金星美苏的都很成功,取得了大量第一手资料。

实际上,美苏已经通过对月球发射的数十艘探测器千百次绕月探测,月前月背的情况摸得都很透了。尽管没有登陆月背,但绕月飞行拍照、探测多次,已经对那里的地形地貌了如指掌,就不愿再花巨资启动这种计划而已。他们的目标转移到了更远的深空和轨道空间站建设。

深空探测既是技术活也是烧钱的祖宗,没有实力是玩不起的。

几十年来,发射到火星的探测器基本上是NASA(美国航天局)为主导,发射了20余艘探测器,除开始有几艘失败,绝大部分都成功了,而苏联和后来的俄罗斯也发射了20余艘探测器前往火星,却没有一艘到达目标,均以失败告终。就在2011年还发射了一艘,中国还搭载了一个叫“萤火虫”的小不点探测器,结果也是不知所踪。

发射火星探测器成功或部分成功的还有欧洲航天局和印度。NASA随着探测器还送去了5辆火星车,机遇号和好奇号在上面分别十多年和七八年了,还在正常工作。前不久洞察号探测器又成功登陆火星,将对火星地下结构进行探测,为今后的载人登月做准备。

NASA派出最远探测太阳系任务的是新地平线号,现在已经完成冥王星的探测任务,前往柯伊伯带探索小行星,距离我们已经60多亿公里。

还有4艘探测器已经完成太阳系探测任务,往太阳系外飞去,最远的旅行者1号已经距离我们216亿公里。

NASA已经启动了重返月球载人月背登陆和载人登陆火星计划,还要在月球轨道建造深空之门空间站,在月球上建立永久性基地,他们就不会再简单的发射个无人探测器去月球背面了。

而俄罗斯现在有钱有精力弄这些玩意吗?

现在欧洲和日本等国航天探索发展也很快,都派出了自己的探测器飞行若干亿公里捕捉小行星,都成功达到目标,并且在上面取样,还要运送回来研究。

月球才距离我们38万公里,而这些遥远星球的探测距离都比月球远几百、几千、乃至上万倍。就像打枪瞄准,你还在瞄准500米,人家已经瞄准几十公里几百公里甚至几千公里了,这在一个档次上吗?这种导航能力和精准控制绝不是探月可比的,既需要强大的深空网络支持,也要顶尖的科学仪器设备和技术力量支持,还需要大量的经验和管理积累。


因此,中国的探月工程虽然取得了很大进步,航天事业超过了世界大部分国家,但与这些航天老牌国家相比,差距还是很大的。

时空通讯说这些,并不是妄自菲薄,而是让大家知道我们的航天目前还是一个什么状态,还有哪些差距。我们既要为取得的每一点成就而增强信心,又不能夜郎自大。

我们一定要实事求是,正视和承认这些差距,一步一个脚印往前赶,才有可能在可预见的时间里,跻身顶尖前列。

不管怎样,嫦娥4号是世界第一艘在月背登陆的人类探测器,标志着中国航天事业又前进了一大步,中国在月背探测取得的成果,是中国也是世界航天事业的宝贵财富。

时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题,欢迎大家共同探讨。


时空通讯


不久前,我国的嫦娥四号创造了人类历史,首次踏上了月球背面的土地。登陆月球背面绝非容易,但难度还是低于登陆火星。

月球与地球的平均距离大约38万公里,最近时约36万公里。而火星与地球的距离会随着它们的公转而发生大幅度变化,最近距离约为5460万公里,最远可达4亿公里,平均大约2.25亿公里。探测器想要飞往火星,需要摆脱地球引力的束缚,这样所需的火箭推力也要大得多。

我国曾在2011年尝试过火星探测,但我国并没有相应的大推力火箭,当时的萤火一号火星探测器搭载俄罗斯的火箭前往火星,结果火箭在第二次变轨失败,最终坠毁地球大气层。我国的长征五号运载火箭未来可以作为火星探测器的载具,但长征五号才经过两次测试,其中一次成功,一次失败。按计划,我国将有可能在2020年夏天发射火星探测器,如果错过,将要再等八年才有合适的发射窗口。

把探测器送到月球背面主要面临的另一大难题是通信,因为信号会被月背阻隔,无法与地球直接通信。为此,需要先把一个中继卫星送到地月第二拉格朗日点上。而火星距离遥远,对深空测控能力要求很高,这个难度也要更大一些。

另外,着陆火星也比着陆月球更难。月球没有大气,而火星有大气(尽管比较稀薄),探测器着陆火星将会经受严峻的气动考验,稍有不慎将会坠毁火星。


火星一号


自然是火星难度大。美苏早已掌握了成熟的月球探测经验,然而火星探测计划成功率却一直不高,苏联从1960年起到1989年解体,近30年间发射的17颗火星探测器,只有一次是成功的。08年时一次俄罗斯火星探测任务发射失败,把搭载的中国第一颗火星探测器也给报销了。美国的成功率高一些,但也比探月低的多。

月球距离很近,平均38万公里,远地点和近地点也相差不大,而火星距离地球最远时有4亿公里,火星冲日最近时也有5000万公里,每26个月才有一次冲日。飞往38万公里处与飞往5000万公里处的轨道测控难度简直不可同日而语。

月球没有磁场,没有大气,近月空间相对纯净,而火星有磁场,有大气,降落时会有很多落月时不存在的问题,高热,黑障等。

月球日照条件很好,白天黑夜每15天交替,着陆设备可以长时间持续开展工作,火星距离太阳远,有着12小时的昼夜交替,大气稠密,大气消光效应明显,且常有遮天蔽日的沙暴,太阳能电板常不能有效工作。

月球与地球通信基本是即时的,火星与地球最近时,地球发往火星的测控指令要6分钟才能得到反馈,等火星运行到太阳另一侧,这个时间会放大到40多分钟,这对于处理即时性较强的问题是很不利的,对探测器的智能化程度提出了更高要求。

现在进行火星探测的只有美国和欧空局,俄罗斯也力有不逮,但俄罗斯和日本也都有着丰富的远距离测控航天器的经验,日本的隼鸟和隼鸟2号都能飞行数亿公里,着陆小行星,挖掘样品后再飞回地球,历史十年。而中国航天器最远受控飞行距离记录是嫦娥二号的700万公里在略过700万公里处的小行星4179后,已经不再受控了。中国在航天技术上,除载人航天等个别领域可圈可点外,其他方面如运载火箭,深空探索等等均已全面落后于上述国家。

本人就事论事,只从技术层面上讨论,请持所谓"中国的东西一定是好的"理念的朋友口下留德,欢迎航天爱好者留言讨论。


妖刀53


发射探测器登陆火星比登陆月球难多了,目前可探测器登陆的只有美国,月球背面和正面登陆差别或许只是信号中转,是要更麻烦一些,但难度未必会高多少。

发射探测器到火星主要有两个难点,一是火星距离地球更远,对火箭运载能力的要求自然更高,我国目前的火箭是或许都难以承担,长征五号是有能力发射火星探测器的,但是还需要飞行试验;二是信号延时时间太长,操控精度要求非常高,还是由于远,火星距离地球最近的时候也有5500万公里,信号延迟至少有3分钟时间,3分钟对于探测器的软着陆过程来说是相当漫长的,洞察号软着陆经历了恐怖七分钟,七分钟内只能等待,如果程序出错,那就代表失败。

人类目前发射火星在轨探测器的成功率很低,洞察号登陆火星的时候,NASA认为成功率不足50%。而以往人类发射到火星的探测器大多数都失败了,包括我国2011年和俄罗斯合作的萤火一号,目前只有美国实施过并且数次成功软着陆月球。相比而言月球距离地球只有38万公里,就算在远地点也不到40万公里,信号延迟只有2秒多,登陆月球背面需要经过中继卫星的信号中转,那信号延迟总共算下来也还是不到半分钟,还是比较有利于操控的,目前可以探测月球的国家有中美俄日印欧洲,因为相对容易办到,所以就扎堆了。

月球登陆的时候,探测器着陆时着陆相机可以准确地测距并且将信息及时地返回地球,使操控中心获知探测器的飞行姿态等数据,而火星登陆没办法用这种方式,靠的是提前设置后的程序,那就需要再提前一些进行大量的测试试验、再实验室或者电脑上经过大量的模拟,或许还得掌握火星的气象变化等数据。

两者相比还是火星登陆更难,但现在拥有自主航天的国家才几个啊,不断地试验总有一天技术会有赶上去的时候。


来看世界呀


自然是去火星更难一些,嫦娥四号的成功当然值得我们骄傲,但月球毕竟离我们比较近,操作的难度也确实存在。

特别是登陆月球的背面,要比登陆月球的正面要难的多,但这个难度起码还在可控的范围之内,而登陆火星难度,起码要比登陆月球高上几个档次。

火星最大的问题,就是离我们太远了,在过去的很长一段时间当中,人类也发射过多颗火星探测器,结果有70%的探测器都失败了,

包括我国在2011年发射的萤火一号,萤火一号是我国第一颗火星探测器,但这个探测器还没离开地球大气层就失败了。

另外信息的传输是依靠电磁波信号来完成的,而火星和地球之间的距离,最少也有5千万公里那么远,这就表示地球发出的指令,至少需要3分钟以上才能抵达火星,

这就等于增加了登陆火星的难度,让失败的几率变得更大,所以才有那么多的火星探测器都失败了。

不过登陆火星虽然难,但人类还是要去的,但这个世界上能够真正登陆火星的,其实没有几个国家,美国当然就不用说了,他们的好奇号和机遇号已经登陆火星很久了。

而我国目前初步具备了登陆火星的技术,下一步就是2020年要发射的萤火二号,届时如果成功的话,恐怕又要引起一波国际老铁的热议.....


种植恒星


毫无疑问,发射探测器去火星的难度大,甚至登陆月球背面与登陆火星没有可比性,难度差的不是一点半点,目前人类向月球发射过46次探测器,成功率不足5成,其中美国22次,前苏联(俄罗斯)20次,欧洲和印度都发射过,中国的“萤火一号”搭载俄罗斯火箭也曾经发射过,但最终以失败告终,而我国自主火星探测器将在明年开启!

而相对来说,向月球发射探测器成功率很高,目前我国几次月球探测器包括刚刚结束的嫦娥四号在月球背面着陆都成功了!

探测器登陆月球背面难度并不是很大(与正面相比),只不过由于地球的潮汐锁定,月球背面永远背对着地球,造成那里的信号很难传达到地球上,很难传达指令取得联系!

而我国发射的嫦娥四号在登陆月球之前,早在去年5月份就有“鹊桥号”中继星在月球背面上空等待,它的作用就是嫦娥四号探测器与地球上的信号桥梁!

月球距离地球38万公里,而火星距离地球最近时也有5500万公里,探测器到达火星至少需要半年时间!登陆月球与登陆火星对火箭动力,燃料,自以及准确性的要求差别也太大了!

只能说,登陆月球只能当做登陆火星的基础,在此基础上不断地积累经验和技术,才能向火星进军。


宇宙探索


火星探测的难度要大得多。登月不论是背面还是正面其登陆难度是一样的,背面登陆唯一不同之处是不能直接和地球通信,也就是多了增加一个信号中继卫星的难度,既然能够发射飞船到达月球,这个多出来的难度并不高,也就是多花点钱而已。火星探测首先难在比月球要远的多,月球距离地球是38万公里,而火星和地球的距离最近的大冲时也有5千6百万公里,最远可以达到4亿公里,这对飞船的性能和通信能力就有更高的要求。其次火星比月球的引力大,有大气层,这就大大增加了着陆的难度,着陆舱的降落速度更高,而且和大气摩擦会产生高温,在月球着陆就没有这个问题。另外火星着陆舱是在火星大气层下和地球通信,有大气和云层的隔阻,即使不考虑距离因素,相比月球上的真空环境难度也要大得多。


无聊的聊天室


发射探测器去月球背面与去火星,哪个难度更大一些?

去火星的探测器大概需要走1.5亿到2亿千米,为什么那么大是因为火星相对于地球的距离随时都变化的!但去月球的路程大致一定的(因为月球围绕地球公转,距离变化不大),尽管会大于38.4万千米,因为会根据火箭的推力选择一圈圈绕上去呢还是直接进入地月转移轨道,当然后者火箭要求推力更大,但到达月球时间比较快!

嫦娥奔月之路大概就是这样,从技术上来操作与每次登月的探测器没有任何差别,但月球背面有一个通信中继要求,因为受到月面遮挡,因此必须要在L2点上设置一个中继卫星!而鹊桥就是因此而生!当然到现在为止这些设备工作都非常正常,而且还在继续中继服务!

因此两者具备之后就可以展开月背任务了哈,当然并非说这样的任务很简单,即使如此咱地球上也没几个国家能完成,相信美帝应该是可以的,欧空局似乎也能操作,但天时地利人和则唯有天朝!

但去火星就不一样了,由于火星和地球都围绕太阳公转,而两者的角速度并不一致,因此火星和地球之间的距离是随时变化的!上图标出了地火之间最近距离的时,基本上两次最接近的间隔约为779天,也就是2年多,因此理论上随时可以去火星,但由于咱地球人的发动机不给力,燃料也不是那么充足,因此必须要选好时机再出发!

如上图,飞船到达火星轨道时候火星也刚好到了那里,计算可得非常精确,要不然提早到了或者迟到了那就完蛋了,您不要以为探测器仍然会回到地球,因为地球也在不断运动中,探测器的轨道只是和地球轨道相切而已,至于能不能遇到,总有一天,但却不是你希望的那天!

另外到达时火星距离地球已达到上亿千米,甚至更远,那通信延迟下根本就不可能遥控操作,因此降落火星都是自主操作的,从下降开始到着陆火星,只需短短的7分钟,但却被形容成“恐怖7分钟”因为太多的探测器在这个时候挂了!当然没有与火星会合的也有,但相对比较少!

人类向火星发射的探测器中,成功率50%都不到,即使NASA成功率也不到70%,因此火星探测的难度可想而知!

各位可以看看火星任务失败与成功比例,当然NASA仍然是成功率最高的机构,从这点来看,也不得不服这个成立最久的航天机构之一的NASA,姜还是老的辣一点!几个成功登陆火星的探测器,当然最新的是黄色字符的洞察号!

洞察号登陆火星的过程!

这个气动结构是月球登陆所没有的,因为火星有一个稀薄的大气层,因此穿过火星大气层将十分危险,必须要有一个防烧大底,但也由于火星大气的稀薄,因此全程高超音速气动下防烧还能凑合,但超音速下开减速伞实在比较困难,不过NASA解决了,多次在地球高空测试后玩出来的!看来想要玩得溜就要玩得多,否则就摔给你看!!


星辰大海路上的种花家


去火星的难度还是要比去月球难很多的。原因在于两点:一、火星更远;二、火星有大气层。

更远的航程,意味着需要更多的燃料、需要更精密的控制。在去火星的过程中,加速、减速的过程都会消耗燃料,这些消耗会比去月球大很多。而由于距离遥远,其中变轨、调姿都需要非常精密的控制。所谓「差之毫厘,谬以千里」,由于距离极远,一开始的微小误差,都会在足够长的时间后,变成巨大的偏差。所以飞行器需要在路上就不断的修正自己的位置。

更长的距离也为控制带来了难度。长距离遥控首先是信号会衰减。信号会随着距离的平方反比衰减,地月距离是38万千米,而地球到火星的最短距离则是地月距离的五百多倍,信号会衰减二十五万倍。这样就对通讯带来了巨大的困难。

即便信号问题解决了,距离的变化仍然会引起控制难度的增加。最直接的,就是时差问题。地月控制的时差在秒的数量级,而地球到火星的时差则是分钟量级的。在地球发送一个信号,要几分钟后才能得到反馈。

其次是因为火星存在大气,这样着陆的时候就需要防止烧蚀,从而需要携带降落伞,这也是非常消耗体积与载荷的。火星质量更大,落地需要的缓冲也更多。凡此种种,都给降落火星带来了巨大的困难。


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