中美火星任務睇頭多 天問一號難過去月球好多

社會熱點 19:16 2020/07/23

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【天問一號】中美火星任務如箭在弦睇頭多 難過去月球好多

中美角力鬥到上火星!繼阿聯酋成功借日本發射中東首枚火星探測器後,中國首次火星探測任務天問一號探測器今日發射升空。美國亦準備在7月下旬,各自發射最新火星探測器「天問一號」及「毅力號」。 天問一號任務更同時包括軌道器、着陸器、巡視器多個部分,嘗試大步追趕中美火星探測差距。探索火星本身就比探索月球難得多,地球與火星之間任何通訊更至少要延遲許多分鐘,意味地球操作員對火星即時情況,根本無能為力!

  • 火星距離地球有多遠?

這是一個經常在變的數字。火星與地球雖然都是環繞太陽,以大致圓形的軌道運行,但火星與地球軌道的圓心並不重疊(見下圖),因此火星與地球的距離時遠時近。

地球與火星軌道示意圖

最近:天文學家計算,火星與地球最近的距離,理論上為5,460萬公里(相當於4,300個地球並排的距離;地球直徑約為1.27萬公里),但這最近距離至今還未在現代天文學有紀錄以來出現。

人類有紀錄的地球與火星最接近時候,則在2003年,兩行星當時相差5,600萬公里,相當逾4,400個地球並排。

最遠:火星與地球理論上最遠的距離,達到超過4億公里,相當於3.15萬個地球並排。

平均:至於平均值,火星與地球距離約為2.25億公里。這也相當於1.77萬個地球並排,相當遙遠。

  • 火星比月球遠多少倍?

地球與月球的距離相對固定得多,數字大約為38.44萬公里,相當於30個地球並排。

以此計算,火星與地球距離,最近也比月球遠超過140倍,最遠超過1,000倍,平均也有約600倍。

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  • 去火星要多久?

這要視乎地球與火星之間時刻變動的距離,以及航天器的速度。

人類至今發射的最高速航天器,是美國2006年發射、2015年抵達冥王星「新視野號」(New Horizons)。新視野號離開地球時時速達到5.8萬公里。

若按此速度從地球直線奔向火星,最快也要約40天,最長要近290天,平均也要超過160天,亦即5個多月的時間才會到達火星。

但實際上,航天器需要有效運用燃料,並在接近火星時減速,因此往往都要用較長時間,半年以上方能到達火星。以下就是一些例子:

火星探測器 國家 發射年份 行程
水手4號
(Mariner 4;首個成功火星任務)
美國 1964 228天
水手7號
(Mariner 7)
美國 1969 128天
火星2號
(Mars 2)
蘇聯 1971 193天
維京1號
(Viking 1)
美國 1975 304天
好奇號
(Curiosity)
美國 2011 254天
近期發射的火星探測器
天問一號 中國 2020 200多天
毅力號
(Perseverance)
美國 2020 200多天

相比之下,美國1960、1970年代阿波羅探月計劃,前往月球只需大約3天。

中美阿聯酋爭上火星 一文看清3國裝備和目標(有片) 

  • 火星通訊有幾難?

地球與火星之間電子通訊,速度即使沒有寄信般慢,也跟「傳紙仔」有得比,足以廢掉即時通訊武功。

電磁訊號以光速行進,每秒約30萬公里。因此地球與月球通訊會有約1秒延誤,這影響並不算大。

相比之下,地球與火星之間通訊延誤,理論上最快也要3分鐘,平均要超過12分鐘,最長更要超過22分鐘。

這意味火星探測器傳回任何數據,或遇上任何突發情況,地球操作員只能在多分鐘後才接收到或得悉意外,並無能力即時反應。因此火星探測器必須具備自主能力,技術要求更高。

  • 火星還有更多「怪事」?

是的。我們慣用的計時方式,年月日時分秒,都是基於地球運行規律而計算,因此火星任務如何計時也是個大問題。

地球上一天為24小時,但火星「一天」則大約有24小時39分,稱為一「梭」(Sol,火星日)。這差距看上去不是很大,實際上卻相當嚴重,只需數十天即會累積滿一天的誤差。

與此同時,火星還繞太陽公轉周期,長達668.6梭,或接近687地球日,幾乎等於地球上的2年。我們的月份也是根據,地球衛星月球的運行周期而決定。因此科學家普遍以火星上太陽出現方位的變化,來為火星區分季節和火星月。

由此可見,人類要進一步探索、開發火星以至其他星球,也許需要發明如《星空奇遇記》(Star Trek)中適用宇宙的「星曆」(Stardate)才行。

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責任編輯:連兆鋒

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