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[专题] 中国在火星“绕落巡”成功的基础上发射天王星和海王星环绕探测器的技术探讨

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ArcheanEon 发表于 2019-11-4 14:31 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层 |阅读模式

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        如果没有太大的意外,中国明年将发射荧惑一号火星探测器,2021年进入环火星轨道,一次性完成绕落巡探测。
        楼主认为,在火星探测圆满的基础上,应该立项并实施天王星和海王星环绕探测。这样做在技术、经济方面是可行的,符合深空探测的一般顺序,而且有重大科学意义。

        探测远日行星技术和经济可行性如下:
        第一,有了火星探测经验,完全可以尝试更遥远的深空探测,甚至太阳系边缘的探测;
        第二,进行天王星海王星环绕探测,技术复杂度和木星土星环绕探测基本是同一数量级,不存在不可逾越的技术难题;
        第三,进行天王星海王星环绕探测对现有的测控系统提出了更高的要求,有利于中国测控技术和射电望远镜技术的进步,推动中国精密制造技术和天文学的发展;
        第四,探测预算不会高于火星探测,以中国目前的经济实力和综合国力,在经济上是可行的,还会创造一批就业岗位,培育一批空间技术、精密制造技术、天文学、航天技术等方面的科研人员;
        第五,现有长征五号完全有能力发射;
        第六,为了节约成本,可以考虑用一枚长征五号把天王星和海王星两个探测器同时送上轨道,按照一个探测器1.5-2吨计算,两个探测器总质量是3吨多,完全在长征五号运力范围内;
         第七,可以考虑木星借力;
        第八,这项探测是前无古人的,历史上,只有美国在1986年和1989年以飞略方式探测过这两颗气态行星。迄今还没有任何一个探测器进入环绕探测轨道考察天王星海王星;因此,中国如果直接发射环绕探测器,将是意义非凡的;
        第九,因为已经有伽利略号和卡西尼号对木星土星进行了环绕探测,已经获得了比较完整的探测数据,如果中国在完成火星探测以后还去环绕探测木星土星,那么可能的收获远不及进行天王星海王星环绕探测。

        为什么直接去探测远日行星,而不去木星土星呢?
        实际上,综合考虑,深空探测的顺序应该是:
1月球绕落回(进行中)
2火星环绕(多国已经完成)
3金星水星环绕(国外已经完成)
4气态行星飞越(美国已经完成)
5小行星探测(多国完成)
6火星巡视(美国已经完成,中国正在实施)
7木星土星环绕探测(美国已经完成)
8天王星海王星环绕
9载人登月
10冥王星飞越(美国已经完成)
11柯伊伯带探测(美国已经完成)
12奥尔特云探测(旅行者号正在奥尔特云)
13接近太阳(美国正在实施)
14木卫二土卫六巡视探测(美国正在规划)
15冥王星环绕探测(美国正在规划)
16火星取样返回(美国正在规划)
16土卫六取样返回
18载人登火
19水星巡视器
20金星巡视器
21飞出太阳系(先驱者十号十一号、旅行者一号二号正在飞行)
22天王星海王星卫星巡视探测
23海王星卫星取样返回
24柯伊伯带取样返回
25载人登矮行星、小行星,例如谷神星
26奥尔特云取样返回
27比邻星B探测
28达到第四宇宙速度,飞出银河系
        这个顺序综合考虑了技术难度、探测意义、经济性、可能带来的收货等因素。具体实施可能有小幅度调整。
        由于美国已经完成了木星土星的环绕探测,中国没有必要重复建设,可以在完成火星巡视探测以后跳过此步骤,直接进行天王星海王星环绕探测。

        探测天王星和海王星有重大科学意义
       海王星是已知太阳系内距离太阳最遥远的行星,在八大行星里,遭受陨石碰撞和各种天文事件的概率是比较小的。因此,海王星及其卫星,保留的太阳系早期特征远比其它行星多。
        进行海王星环绕探测,能够详细考察海王星卫星,有助于揭开太阳系早期演变过程,对于探测生命起源也具有重要意义。
       最近,天文学家发现,海王星温度高于天王星、海王星表面风速极高等困惑,这些问题都需要环绕探测去揭开。

        远日深空探测的长远意义
        进行深空探测,能带来什么实际利益呢?有很多人认为是浪费。一位网友回复楼主:“所谓太空探测,不过到此一游,不会真有人以为在咱们几代人的有生之年人类会到另一颗天体上开辟新大陆?”
        其实不然,当年哥伦布、麦哲伦、郑和不都是到此一游出海吗?当时看也没有实际意义。但是,一个世纪以后,欧洲人开拓了新世界,实现了经济腾飞,而明王朝则在一片责难中停止了航海行动,结果落后世界二三百年。

        因此,楼主认为,在成功进行火星探测的基础上,进行远日行星环绕探测是合理的。应该抓住2030年这个海王星探测窗口。
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 14:44 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
进行海王星环绕探测,能够详细考察海王星卫星,有助于揭开太阳系早期演变过程,对于探测生命起源也具有重要意义。
深空探测的优先顺序列于85楼。
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 14:48 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
海王星是已知太阳系内距离太阳最遥远的行星,在八大行星里,遭受陨石碰撞和各种天文事件的概率是比较小的。因此,海王星及其卫星,保留的太阳系早期特征远比其它行星多。
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lmm9001b 发表于 2019-11-4 14:57 | 显示全部楼层
跟美国相比,中国的航天进度太慢。到现在为止火星探测器还未发射上天,天王星和海王星探测不知道要等到何年何月。
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tianlan 发表于 2019-11-4 15:30 | 显示全部楼层
大跃进,就不怕把工作扯没了,目前就是木星都是高难度吧
axsuper 发表于 2019-11-4 15:47 | 显示全部楼层
我认为,目前最需要的,是金星的探测项目,如果实现金星表面的巡视探测,就是轰动世界的举动。
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 15:49 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
tianlan 发表于 2019-11-4 15:30
大跃进,就不怕把工作扯没了,目前就是木星都是高难度吧

环绕木星探测和环绕天王星探测在难度上是同一个数量级的,尽管难度大于木星探测,但是不存在不可克服的困难。,和大跃进不是一回事哦。
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 15:51 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
axsuper 发表于 2019-11-4 15:47
我认为,目前最需要的,是金星的探测项目,如果实现金星表面的巡视探测,就是轰动世界的举动。

探测高腐蚀性的高压锅炉没有实际意义。要是有意义,美国、俄罗斯早就去了。
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tianlan 发表于 2019-11-4 15:51 | 显示全部楼层
核能存在困难,不晓得进展如何
 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 15:56 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
tianlan 发表于 2019-11-4 15:51
核能存在困难,不晓得进展如何

同位素电池难度不大,不存在不可逾越的技术难题。美国早在七十年代的先驱者十号和十一号、旅行者一号和二号就已经使用同位素电池。四十多年过去了,旅行者号还在运行。
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qiugb 发表于 2019-11-4 16:00 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
再等十年后来看有没可能
 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 16:01 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
tianlan 发表于 2019-11-4 15:30
大跃进,就不怕把工作扯没了,目前就是木星都是高难度吧

主要难点和挑战在测控方面,需要建设大型射电望远镜阵。
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 16:02 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
qiugb 发表于 2019-11-4 16:00
再等十年后来看有没可能

这种说法未免太悲观了
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 16:04 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
不过,建设大型射电望远镜阵将会极大地推动中国射电天王星和宇宙学的发展。可谓是一举多得
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3431 发表于 2019-11-4 16:05 | 显示全部楼层
ArcheanEon 发表于 2019-11-4 16:02
这种说法未免太悲观了

如果今年年底火速立项 光过去就得五六年 十年是最乐观的估计。
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axsuper 发表于 2019-11-4 16:08 | 显示全部楼层
ArcheanEon 发表于 2019-11-4 15:51
探测高腐蚀性的高压锅炉没有实际意义。要是有意义,美国、俄罗斯早就去了。

放心,只要中国去了,美国一定去。
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 16:09 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
3431 发表于 2019-11-4 16:05
如果今年年底火速立项 光过去就得五六年 十年是最乐观的估计。

如果三年内立项,十年内发射是没有问题的。如果你说的是十年内到达海王星,那当然没有可能。最有希望的是,20年代中期到末期发射,三十年代末到达。
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 16:10 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
axsuper 发表于 2019-11-4 16:08
放心,只要中国去了,美国一定去。

去挖一桶硫酸回来?
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北极企鹅 发表于 2019-11-4 16:12 | 显示全部楼层
太超前:信号传输/深空测控、火箭运力,长寿命航天级元器件 咱目前都没有;
             最重要的-去干啥?到此一游的事情人家冷战结束就不干了
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 楼主| ArcheanEon 发表于 2019-11-4 16:13 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
axsuper 发表于 2019-11-4 16:08
放心,只要中国去了,美国一定去。

在那种极端的高温高压条件下,信号传输都是问题。
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