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来源:https://488wan.com/cshi/202501-185.html? 2020年8月2日7时0分，天问一号的发动机工作20秒钟，完成第一次轨道中途修正，继续飞向火星，未来它还会择机进行数次机动 。
?进行轨道修正的根本原因在于：任何计算出的探测器理论轨道都是不可能实现的，只能尽量通过轨道修正去逼近。因为探测器在飞行过程中遇到的各种力太复杂，不可能准确预测。举个最简单的例子，三体问题：当三个天体在引力作用下自由移动时，它们的轨道就完全无法预测，没有办法通过公式描述，只能通过各种数值法去逼近，或者给出各种限定条件和假设。这就是所谓的?三体问题无解?。
而对于深空探测器而言，起步就是更加无解的N体问题，太阳、八大行星、十余颗矮行星、数百颗卫星、无数的小行星和彗星、各种残留的星际分子云和碎片，甚至整个宇宙内知道和不知道的天体，它们都在各个方向对天问一号施加引力。甚至比如你我，也会隔着300万千米吸引着天问一号?回地球?，真万有引力?。
实际情况远不止如此，还会有太阳光打在探测器表面产生的压力、探测器本身热辐射导致的压力、探测器通讯天线开机工作产生的压力、相对论效应等等。这些因素甚至会随着太阳活动强度、探测器所处位置、甚至探测器本身的姿态等因素影响，也极难准确预测。发动机工作时，也不可能做到极度精准 。
所有因素综合下来，任何探测器都不可能飞在一条理想的理论轨道上。因为理论轨道，事实上是不可能存在的，它只是科学家在电脑、甚至超级计算机上尽力考虑所有因素计算出来的而已，?纸上谈兵?。所以理论轨道只是参考，在实际飞行过程中，航天工程师需要随时测算探测器的位置，并与理论轨道对比。当发现存在偏差且有必要时，就必须进行轨道修正。一般情况不需要很大的修正，仅需发动机工作推动极短时间微调即可，例如天问一号第一次轨道修正仅有20秒钟工作时间。毕竟科学家们很聪明很努力，把上述的力学模型计算已经尽最大可能细化反映真实情况，实际飞行情况和理论轨道应该?八九不离十?。?
所有轨道修正中，第一次实在太重要了，所谓失之毫厘谬以千里。天问一号走了快10天，大约才300万千米的旅程，它眼前还有约5亿千米才能到火星。如果起步阶段的误差不修正，这个误差就会不断扩大，甚至错过火星。
未来的7个太空引擎
载人登陆火星时机最佳为本世纪30年代中期
载人登陆火星时机最佳为本世纪30年代中期，近年来，国际上不论是政府宇航机构还是私营公司，都对火星和月球载人飞行表现出极大兴趣。与现如今的空间站任务相比，载人探测火星面临的困难也更大，
载人登陆火星时机最佳为本世纪30年代中期19月14日电 (记者董映璧)俄罗斯莫斯科斯科尔科沃科学技术研究所与德国地球物理研究中心、波茨坦大学和美国加利福尼亚大学科学家组成的研究团队发现，本世纪30年代中期是载人登陆火星的最佳时期。研究人员模拟发现，在此期间，不仅行星相互排列的位置适当，而且中和危险辐射的太阳活动也比较理想。相关研究近日发表在《空间天气》杂志上。
近年来，国际上不论是政府宇航机构还是私营公司，都对火星和月球载人飞行表现出极大兴趣。大量有关维珍银河、蓝色起源和太空探索技术公司之间竞争的消息让人觉得，发射日期越早越理想。然而，事实上，太空天气会强烈影响太空飞行的可行性。对宇航员来说，空间辐射对任何长期空间飞行来说都是一个严重的威胁。因此，保护飞船免受外部威胁需要寻找合理的太空飞行时间段。
为了解决这个问题，研究人员不是与太空气候作斗争，而是企图去适应它。在整个飞往火星和返回地球的过程中，航天器暴露于宇宙辐射之下，不仅有来自于星际空间的辐射，还有太阳光晕的辐射。太阳活动以11年为周期而变化，在这期间有一个太阳辐射的峰值。自相矛盾的是，在太阳活动的高峰期飞向火星并不是一个坏主意。因为，可以对飞船提供足够屏蔽保护的带电太阳粒子非常有用，它们能够削弱更加危险的银河系辐射。
研究团队使用了28类来自于星际空间的危险粒子和10类来自于太阳耀斑时的辐射粒子，模拟研究了航天器内部的辐射水平。这些粒子都是失去了电子的带正电的原子。唯一的区别是来自银河系的更重、更危险的粒子可以进入太阳系。这些粒子与飞船表面材料中的原子发生强烈碰撞引发的核反应，使得飞船本身具有了辐射性。从这一点来看，对宇航员来说，太阳的辐射更是朋友而不是敌人。
研究人员设法找到飞船保护水平与发射窗口的最佳组合，以期实现最长时间的太空飞行。研究发现，载人火星的最佳发射时间是太阳活动的下降期。在使用厚度10厘米的铝保护屏的情况下，飞船可以持续4年的长期飞行，且辐射水平不会超过安全标准。太阳活动的下一个峰值预计在2025年，因此，本世纪30年代中期将是一个比较理想的载人登陆火星时间。
载人登陆火星时机最佳为本世纪30年代中期2载人飞船刚刚将3名航天员运送到天宫空间站上，我国的载人登陆火星计划又出炉了来源:https://488wan.com/zhishi/202412-9.html！
在全球航天探索大会上，我国向全世界透露了未来载人火星探测发展路线的设想。
与现如今的空间站任务相比，载人探测火星面临的困难也更大，既然如此，那我们为什么要提出载人探测火星？又该如何将航天员运送到火星并接回来呢来源:https://www.aiyou168.com/xwzx/202412-26.html？
为什么要载人探测火星？
在全球航天探索大会上，我方代表王小军介绍，我国未来将会在火星上建立可持续基地，乃至地球-火星经济圈的计划。
之所以要探测火星，一方面是因为虽然现如今的地球非常适宜人类居住，但是地球环境并不是一成不变的`，大冰期、小行星撞地球以及超长时间火山喷发，都可能会导致人类灭绝甚至地球生物全部灭绝。正因为如此，我们要居安思危，在现如今就要开始探索外太空，在外太空中寻找合适的家园。
火星就是较为宜居的星球，它距离地球较近，组成成分和地球差不多，而且位于恒星系宜居带上，如果能够将火星加以改造，或许会成为未来我们的家园。来源:https://488wan.com/cshi/202412-46.html
来源:https://www.aiyou168.com/cshi/202501-240.html
即使火星无法成为我们未来的家园，探索火星技术也能够为未来移民外太空做好准备。
王小军在演讲中说：火星探测对人类具有非常重要的意义，它是人类走出地球、探索生命起源，扩展生存空间的重要途径。
其次，火星表面没有生物活动，它还保留着地球形成之初的物质，探索火星能够帮助人类了解地球的起源，乃至整个太阳系诞生之初的历史。
更为重要的是，探索火星本身，能够倒逼着我国科学技术进步，有利于我国培养科技自主创新型人才。
如何实现载人探测火星？
中国航天科技集团一院院长、IAF副主席王小军提出了载人火星探测发展路线以及任务构架，和空间站一样，载人火星探测的任务构想也分为三步走：来源:https://488wan.com/zhishi/202412-111.html
第一步：机器人火星探测：
通过火星机器人在火星表面实地采样分析，选择合适的火星基地，并在利用基地周围的资源进行建设。这一步的主要目的是为了技术准备，其次是为接下来的载人火星探测做准备。
第二步：载人初级探测：
这一步是为了实现载人登陆火星，最后完成火星上的基地建设。
第三步：航班化探测（经济圈形成阶段）：
要建立可持续基地，包括大规模地火运输舰队，大规模开发与应用等。
要想实现这三个步骤并不容易，火星距离地球最近都要5500万公里，最远则要达到4亿公里，火星和地球都在绕着太阳运动，而不是静态的。不仅如此，火星和地球的轨道面还有夹角，并非是平面的，这些外在因素大大增加了载人火星探测任务的难度。
这当中的困难重重，要依靠我国航天方面的研究人员的努力。而在众多的困难当中，途路遥远，载货量巨大，所以推进技术是最难攻克的难题之一。按照目前的方案来看，核热推进是目前载人火星探测的首选。那什么是核热推进呢？
核热推进的工作原理是：利用核裂变反应释放的能量，将推进剂加热后高速排出产生推力，能够确保较高比冲同时获得强劲的推力。
核热推进是目前掌握的对核能利用最为完全的推进方式，而且它的特点是：大推力，高比冲，长工时等特点，和载人火星探测任务的需求非常切合。如果能够在这个技术领域实现突破，火箭的运载能力将更进一步来源:https://dbssx.com/bkjj/202412-140.html。
如果一切的技术准备都妥当。那么，载人火星探测的第一阶段就是，通过大型或重型运载火箭把探测器发射到地火转移轨道，然后通过反推制动抵达火星。
而第二阶段则需要采用新型的任务构架：人货分运。
由于地球和火星之间距离太远，而且不能随意往返。理想的出发时间是：2033年、2035年、2037年、2041年、2043年等，大概是26个月一个周期。不仅如此，从火星返回地球，也需要挑个好时间。因此，航天员在执行火星探测任务时，耗时很长，所需的物资很多，还涉及到要把航天员运送回来。
因此，就需要把大量的“货”运送到火星表面。如果人和货一起送，所需要的载重量就非常大，火箭的推进装置就需要非常强大，这是目前技术做不到的。因此，就需要把货先运过去，然后再把航天员送过去。
仅仅是载人这个环节就需要分六步：
进入地球轨道来源:https://www.488wan.com/bkjj/202412-96.html
地球轨道组装
地火转移
火星登陆与上升
火星轨道对接
返回
整个过程需要数百天的时间，飞行距离达到了上亿公里，其中交会对接多次，甚至超过10次以上。所需要的火箭数量起码是8枚，七枚运载火箭，一枚载人火箭。所以，这个载人火星探测任务可以说是一个挑战人类智力极限，技术极限，工程极限的项目。如果能够实现，将使得我们国家的航天技术傲视全球。
美国载人登陆火星计划
事实上，美国也提出了载人登陆火星计划，也打算在2033年实行载人登陆火星，但业内专家表示，美国“非常不可能”在2033年实现载人登陆火星。
在 《2033年载人火星探测任务评估报告》中，指出美国载人登陆火星困难重重，从设计、制造、测试火箭和宇宙飞船，到学习生菜的最佳种植方法等，所有为载人登陆火星的技术，都有待完成。
俄发射(中国探火卫星)失败原因来源:https://488wan.com/cshi/202412-98.html
现代火箭发动机能很好地将技术送入轨道，但它们完全不适合长时间的太空旅行。因此，十几年来，科学家们一直在研究创造替代性的太空发动机，可以将飞船加速到创纪录的速度。让我们来看看这个领域的七个关键想法。
1、沙尔发动机（EmDrive）
要移动，你需要从某物上推开--这条规则被认为是物理学和宇航学不可动摇的支柱之一。具体从什么地方开始--从地球、水、空气或者像火箭发动机那样的气体喷射--并不那么重要。来源:https://488wan.com/bkjj/202412-102.html
一个著名的思想实验：想象一个宇航员进入外太空，但连接他和飞船的电缆突然断裂，人开始慢慢飞走。他只有一个工具箱。他的行动是什么？正确答案：他需要从飞船上扔掉工具。根据动量守恒定律，人从工具上抛开的力与工具从人身上抛开的力完全相同，所以他将逐渐向飞船移动。正如实验表明的那样，有一定的机会反驳这种不可动摇的说法。
这款发动机的创造者是英国工程师罗杰-沙尔，他在2001年成立了自己的卫星推进研究公司。EmDrive的设计相当奢侈，是一个金属桶的形状，两端密封。在这个桶内有一个磁控管，可以发射电磁波--和传统的微波炉一样。而事实证明，它足以产生一个非常小但相当明显的推力。
作者自己通过电磁辐射在 "水桶 "不同端的压力差来解释他的发动机的运作--在窄的一端比宽的一端要小。这就产生了一个指向窄端的推力。这种发动机运行的可能性曾不止一次受到质疑，但在所有的实验中，沙尔装置都显示出在预定方向上存在推力。
实验：
对沙尔桶进行测试的实验者包括美国航天局、德累斯顿工业大学和中国科学院等组织。该发明在各种条件下进行了测试，包括在真空中，它显示出存在20微微子的推力。
这相对于化学喷气发动机来说，是非常小的。但是，考虑到沙尔发动机可以随心所欲地工作，因为它不需要燃料的供应（太阳能电池可以提供磁控管工作），它有可能将航天器加速到巨大的速度，以光速的百分比来衡量。
为了充分证明发动机的性能，有必要进行更多的测量，并摆脱外部磁场等可能产生的副作用。然而，已经有人对沙尔发动机的异常推力提出了其他可能的解释，一般来说，这违反了通常的物理定律。
例如，有人提出了这样的版本：发动机能够产生推力是因为它与物理真空的相互作用，而在量子水平上，真空的能量是非零的，充满了不断出现和消失的虚拟基本粒子。最终谁会是对的--这个理论的作者、沙尔本人还是其他怀疑论者，我们将在不久的将来找到答案。
2、太阳能帆
如上所述，电磁辐射会产生压力。这意味着在理论上它可以转化为运动----例如，在帆的帮助下。正如过去几个世纪的船只用帆抓住风一样，未来的宇宙飞船也会用帆抓住太阳或任何其他星光。
但问题是，光压极小，而且随着与光源距离的增加而减小。因此，这种帆要想发挥作用，必须非常轻巧，而且体积非常大。而这就增加了当它遇到小行星或其他物体时，整个结构被破坏的风险。
已经有人尝试建造并向太空发射太阳能帆船--1993年，俄罗斯在 "进步号 "飞船上测试了太阳能帆，2010年，日本在前往金星的途中进行了成功的测试。但还没有一艘船使用风帆作为主要的加速来源。另一个项目--电动帆，在这方面看起来更有前途一些。
3、电动帆
太阳不仅发射光子，而且还发射带电的物质粒子：电子、质子和离子。所有这些粒子形成了所谓的太阳风，太阳风每秒从太阳表面带走约100万吨物质。
太阳风的传播范围达数十亿公里，是我们地球上一些自然现象的原因：地磁风暴和北极光。地球受到自身磁场的保护，不受太阳风的影响。
太阳风和空气风一样，相当适合旅行，你只需要让它吹在风帆上。芬兰科学家Pekka Janhunen在2006年创建的电帆项目，从外表上看，与太阳能的电帆没有什么共同之处。这种发动机由几根细长的电缆组成，类似于没有轮辋的轮辐。
由于电子枪逆行方向发射，这些电缆获得了正电势。由于电子的质量约为质子质量的1800倍，所以电子产生的推力不会起到根本性的作用。太阳风的电子对这样的风帆并不重要。但带正电荷的粒子--质子和阿尔法辐射--将被绳索排斥，从而产生喷射推力。
虽然这种推力将比太阳帆的推力小200倍左右，但欧洲航天局对这个项目很感兴趣。事实上，电帆在太空中的设计、制造、部署和操作都要容易得多。此外，利用重力，电帆还可以前往恒星风的源头，而不仅仅是远离它。而且由于这种帆的表面积比太阳帆的表面积小得多，所以更不容易受到小行星和太空碎片的影响。也许在未来几年内，我们会看到第一艘实验船的电帆。
4、离子发动机
带电的物质粒子，即离子的流动，不仅由恒星发出。离子化气体也可以人工制造。正常情况下，气体粒子是电中性的，但当其原子或分子失去电子时，就会变成离子。就其总质量而言，这种气体仍然没有电荷，但其单个粒子却变成了带电粒子，这意味着它们可以在磁场中移动。
在离子引擎中，惰性气体（通常是氙气）被高能电子流电离。它们将电子从原子中击出，并获得正电荷。此外，所产生的离子在静电场中被加速到200公里/秒的速度，这比化学喷气发动机的气体流出速度大50倍。然而，现代离子推进器的推力非常小--大约50-100毫微吨。这样的发动机甚至无法搬离桌面。但他有一个严重的优点。
大的比重可以大大降低发动机的燃料消耗。从太阳能电池获得的能量被用来电离气体，因此离子发动机能够工作很长时间--长达3年不间断。在这样的时间里，他将有时间将航天器加速到化学发动机做梦都想不到的速度来源:https://488wan.com/cshi/202501-228.html。
离子发动机作为各种任务的一部分，反复耕耘着浩瀚的太阳系，但通常是作为辅助，而不是主力。今天，作为离子推进器的一种可能的替代物，他们越来越多地谈论等离子体推进器。
5、等离子体引擎
如果原子的电离程度变得很高(约99%)，那么这样的物质聚集状态就称为等离子体。等离子体状态只有在高温下才能达到，因此，电离气体在等离子体发动机中被加热到几百万度。加热是利用外部能源--太阳能电池板或更现实的小型核反应堆来进行的。
然后，热等离子体通过火箭喷嘴喷出，产生比离子推进器大几十倍的推力。等离子体发动机的一个例子是VASIMR项目，该项目自上世纪70年代开始研制。与离子推进器不同，等离子体推进器尚未在太空中进行测试，但被寄予了巨大的希望。正是VASIMR等离子体发动机是载人飞向火星的主要候选者之一。
6 、融合引擎
自二十世纪中叶以来，人们一直在试图驯服热核聚变的能量，但迄今为止，他们还未能做到这一点。然而，受控的热核聚变仍然是非常有吸引力的，因为它是从非常廉价的燃料----氦和氢的同位素----中获得巨大能量的来源。
目前，有几个项目正在设计一种以热核聚变为能源的喷气发动机。其中最有希望的被认为是基于磁等离子体封闭反应器的模型。这种发动机中的热核反应器将是一个长100-300米、直径1-3米的无压圆柱形式。舱内应以高温等离子体的形式提供燃料，在足够的压力下，进入核聚变反应。位于试验室周围的磁力系统线圈应防止这种等离子体与设备接触。
热核反应区位于这种圆筒的轴线上。在磁场的帮助下，极热的等离子体流经反应堆喷嘴，产生巨大的推力，比化学发动机的推力大很多倍。
7、反物质引擎
我们周围的所有物质都是由费米子组成的--具有半整数自旋的基本粒子。例如，在原子核中构成质子和中子的夸克，以及电子。此外，每个费米子都有自己的反粒子。对于电子来说，这是一个正电子，对于夸克来说，这是一个反夸克。
反粒子与平常的 "同志 "质量相同，自旋相同，不同的是其他所有量子参数的符号。理论上，反粒子能够构成反物质，但到目前为止，宇宙中还没有任何地方登记过反物质。对于基础科学来说，最大的问题是为什么它不存在。
但在实验室条件下，你可以得到一些反物质。例如，最近有人做了一个实验，比较了储存在磁阱中的质子和反质子的特性。
当反物质和普通物质相遇时，会发生一个相互湮灭的过程，伴随着巨大能量的爆发。所以，如果拿一公斤的物质和反物质来说，它们相遇时释放的能量就相当于人类 历史 上威力最大的氢弹--"沙皇弹 "的爆炸。来源:https://488wan.com/bkjj/202412-27.html
而且，相当一部分能量将以电磁辐射的光子形式释放。据此，人们希望通过制造一个类似于太阳帆的光子引擎，将这种能量用于太空旅行，只是在这种情况下，光将由内部源产生。
但为了有效地利用喷气发动机的辐射，就必须解决创造一个能够反射这些光子的 "镜子 "的问题。毕竟，飞船必须以某种方式推开才能产生推力。
任何现代材料根本无法承受这种爆炸时生的辐射，会瞬间蒸发。斯特鲁加茨基兄弟在他们的科幻小说中，通过制造一种 "绝对反射器 "解决了这个问题。在现实生活中，还没有人做到这样。这项任务和制造大量反物质及其长期储存的问题一样，是未来物理学的问题。
根据俄塔社援引俄罗斯联邦航天署署长波波夫金的话说：“福布斯-土壤”探测器目前仍然处于近地轨道，其主发动机一直没有启动，燃料箱也没有与探测器脱离……导致出现这种意外情况的原因显然在探测器的控制系统。
按照计划，这次发射的火星探测器从地球到火星大致要经历三个过程：一是从地面发射，然后进入绕地轨道。二是从绕地轨道变轨，进入到飞向火星的“双曲线轨道”。三是在抵达火星后，从“双曲线轨道”进入到火星轨道。
探测器变轨时，速度（动力）是由安装在探测器上发动机提供的。来源:https://488wan.com/zhishi/202412-74.html
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