你好，火星！省流总结

2022-05-28 22:59 作者:Bili_394329148 0人读过 | 我要投稿

额……朋友们好啊，我老火星人了。今天简单给各位带来的是最近刚放送的纪录片《你好，火星！》的省流总结

首先《你好，火星！》由五部分组成：

一、出发

二、征途

三、环绕

四、着陆

五、巡视

首先第一集开局自然是先简单介绍火星历史以及天体的基本参数，包括体积质量周期之类的基本数据，冲日的概念以及航天器发射和星际旅行基本原理（霍曼轨道）、发射窗口的概念、各国的2020年探火器以及天问一号的基本结构和运载工具（指长五），然后简单说了下低纬度发射场能获得更高初速度的概念之后后半部分就一直在讲长五从17年那次失利到后来清零复飞的过程了。

视频剪影：

阿联酋的轨道器坐的是日本的导弹……啊不，火箭上的天。

毅力号这个名字让我这个英语没过6级的丈育总觉得有点像勇气号，事实上这俩英文单词完全都不一样，只不过个人觉得都差不多区别不是很大。

《乐》

欧空局还是一如既往的拉跨

天问一号的轨道器的造型是一个六边形，塞满了设备，我想这次任务的设计理念一定是要一次多带然后完成多任务量大管饱一次玩够

然后说到火箭就是大篇幅的讲长五了，这里可以看到厂房内部的中国风格，一眼就能看出是中国，悬挂的横幅简直不要太真实，体质内工作的各位一定非常熟悉这个画风，到处都有横幅，就算到天涯海角也能看见，反正我一看这个画风瞬间就感觉爷青回了。

然后整个纪录片第一集后半部分就都在讲17年以后长五的清零和试车了，总之大体讲明白了之前故障的原因是由于液氧泵故障的这么一个事实，至于为什么要花费半集的篇幅讲就不太清楚了，个人认为这种大火箭确实即使制造困难依旧还是需要去尝试的，不为什么，就是必须要有，哪怕很老套有历史的厚重感也必须得有。说个名字各位就能明白原因了，萤火一号，当时和俄罗斯的福布斯－土壤号一起坐的是天顶号火箭（能源号助推器，不是质子号），然后就没有然后了。因为火星探测器的发射窗口周期长，所以探测器并没有备份，现在的天问一号也是一样，没有嫦娥四号那样的备份可以使用，仅存地面仿真测试实体，这点和安225有点像，没了就是没了，基本不会有第二个。

所以这一等就是接近十年，这次的企盼和期待我懂。所以才需要一次完成绕落巡三步，其中的难度可想而知，但是即便如此也要做到，这就是中国航天人永不言败迎难而上的不屈斗志。

第二集开始就讲了人类观测火星的历史，从伽利略时代到十九世纪，然后就是水手四号水手九号维京一号维京二号，这些对于熟知天问历史的我们来说是耳熟能详，但是对于一般人来说讲述这段探测史是相当有意义的。然后就是开始讲天问一号的测控和定位。天问一号除了依靠测控定位外还依靠星空进行光学定位，这是非常有前瞻性的实验，显然是为未来的天问任务提供基础。而且它可以根据敏感器（可以理解为长焦镜头，高倍望远镜）上成像的大小判断与火星的距离，是一种非常新的自主导航技术。

然后就开始讲无线通信基本原理了，主要是提到了高增益定向天线的无线电波束和低增益天线的传输速率的基本原理以及通讯时延的基本概念。在高时延通讯的前提下，为了消除长距离航行的误差，在天问一号的任务中，探测器普遍比以前的探月器更加智能。然后就是轨道误差产生的诸多原因中选择了光压这个概念来讲解，并且提到了在修正轨道误差时会将不同的姿态发动机分别进行测试。

在深空高速运行的航天器与地面通信需要使用高增益天线的定向波束，而且必须要打提前量，接收则需要滞后量。同时为了保证接收效果地面站需要大口径天线/天线阵保证最低的接收能力。这个咱需要简单解释一下，因为探测器的电源限制（太阳能板面积有限，而且距离太阳越远光照强度越低）所以下行信号的强度不可能太强，尤其当定向性强的高增益天线无法使用时小尺寸定向差的低增益天线的信号更微弱，所以需要地面站有很大的口径保证接收能力，但是对于地面发射功率不受限制的上行信号就没这个必要准备非常大的接收天线了。过去在萤火一号发射的时候我们没有足够满足需求的地面站，所以对于整个任务来说其实当时也并没有太高的预期。这就相当于买了手机之后你发现你没卡，家里也没WLAN，所以基本上属于没啥用的一个状态。当然你和你朋友出门的时候蹭车蹭热点也总比没有强，但是总体来说和自己有车有5G套餐和有WLAN是两个状态，明白这点就好了。

然后就是星载计算机会受到宇宙射线干扰的问题了，这个问题和咱一般的思路还真不一样，面对粒子翻转可能导致计算机储存器数据错误的情况，天问一号没有纠结抗干扰抗射线能力，而是直接选择了三选二设计，这个设计很工业也很EVA，反正咱是一看就乐了。

然后就是接近火星并等待第三集了。

人类早期通过望远镜观察火星表面确实能看到非常详细的地表信息，十九世纪通过观察火星冲日就可以绘制火星地图了。

天问一号造型

天问一号回望地月系

顺便扔了个无线相机拍了个自拍，注意这个分离相机A，后面要收flag

探测器它自己知道自己在什么位置，在太空中不靠指南针也不靠北斗，靠的是地球的测控与星图光学定位。

无线电的基本原理，全向天线与定向天线的区别这个家用的话可以这么理解，全向天线就是普通的无线局域网或者手机信号，基本上从各个方位来的信号都能被有效接收，定向天线的话参考电视天线尤其是卫星电视天线，需要非常精确的对着信号源才能接收到信号，如果方向跑了是没法正常接收信号的。

天线（射电望远镜）也好光学望远镜也好，口径才是正义，越大口径的设备效果越好，在这基本是不变的真理。

这些个天线/天线阵都是近些年发展的，喀什的这个夜空真的不错，有空应该去看看。

阿根廷这边也有天线可以使用，有这三个点在可以保证与探测器的不间断通信与测控

一般的航天计算机运算性能都非常弱，但得益于可靠的低制程结构，抗宇宙射线的能力却比较强。越是先进的新制程的处理器越容易受到干扰出现运算错误，当然了这个也和流水线长度和加工工艺有关。

这个三选二的设计不仅在EVA中，实际上在工业中也很常见，对于一些不可靠的控制点来说表决式设计是非常有效的控制风险的方法，而设计正确产品可靠的基本思路也是完全没毛病的，因此整体来说对于天问一号的设计方面我个人认为是相当正确的。这个在后续的篇幅中也能体现。

第三集开局讲的是探测器实现近火制动和被捕获，这里其实有个非常重要的一点就是一定要让各位知道的一个道理就是宇宙中没有非常方便就能踩刹车的摩擦阻力，几乎可以忽略。所以要让航天器减速就必须使用推进器也就是消耗燃料使用发动机，至少对于天问一号来看在弹弓效应不起作用（远大于火星的逃逸速度）的情况下是唯一有效的加减速方法。在天问一号到达火星的时候时机特别不好，测控和通讯都不起作用，所以整个过程其实是探测器自己单独完成的。而且在减速过程中太阳能板和定向天线要调整姿态抗冲击，所以整体来说是属于一个盲人瞎马的状态吧。然后在决定了是环绕火星还是飞掠火星的制动结束后自然是准备变轨，这里就提到了轨道倾角和远火点机动的概念，首先从转移轨道进入环绕轨道后探测器轨道和火星公转轨道平面是一致的，这里为了实现探测器的功能需要转移到垂直于公转轨道的极轨道（实际上是椭圆停泊轨道）上，这个时候由于火星的自转探测器就能实现对火星的全球探测。

然后这里又开始讲解了火星的参数，以及火星的形成学说和地质活动与演化。然后是火星探测任务的现场选址，考虑到这次是第一次也是有史以来第一个一次完成绕落巡的任务所以还是得谨慎一些，所以后半部分基本都是在围绕选址展开了，然后就到了死亡九分钟请听下回分解了。

整个近火制动过程基本都是探测器自己决定的，但是它做到了。确实很不容易

减速过程中天线和太阳能板是要抗冲击的，所以高增益天线肯定是不能用了，不过电力供应还可以靠电池

燃料储罐的话带了两吨多的燃料，而且发动机的话除了一个3kN主发动机以外还有8台120N发动机和12台25N发动机，属实火力不足恐惧症晚期了。

这里的这个画面可以看到科学院用的是HP的显示器

除了联想以外部分单位也有用清华同方的，这个不错。

这些年国内兴建了不少大锅盖天线，性能非常好，所以执行火星任务是有保障的。

考虑到苏联和欧空局探火着陆都是失败，所以降落前多观察现场状况确实也很正常，没啥可说的。

虽然这样看来纪录片的节奏比较慢，但是确实在半集围绕一个事件展开能给普通观众带来更多的信息，所以个人认为这样安排还是很有用的。第四集开局就讲了火星环境对于降落的险恶，引出了地面模拟实验测试对降落的意义，以及不断在线进行的算法迭代。火星车在地面上有一比一验证用车，但是也仅限于此，如果这次降落失败不会发备份上去而是会重新设计。而如果成功了那么下次再去火星就是取样返回了。

然后就是恐怖的九分钟和攻角等概念了，最大化利用气动减速，这里还提到了声障的概念，为了避免声障对姿态造成不利影响，需要在超声速（火星声速约230m/s）阶段就开伞，对开伞的条件提出了很高的要求，因此对于攻角回零也需要有要求。而中国人在解决这个问题时真的是用到了令人上天的操作，这个一会看图说话。

然后就是继承了嫦娥的机动悬停避障操作了，总之天问一号降落的很成功。然后就是一大堆科学探测载荷的讲解，这个具体讲解各位可以看图，不多说。总之，任务很成功，我们都可以看到未来对于火星的探索成果。