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载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

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发表于 2020-07-22 17:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 zyz201 于 2020-07-22 17:58 编辑

这次中美双方的火星巡视探测器将相继发射,10年后,两国的火星采样返回器又将先后返回地球?

势在必行的火星采样任务

为什么要进行火星采样任务呢?
中国科学院国家天文台研究员、被称为“火星叔叔”的郑永春博士对科技日报记者表示:“火星采样任务在某种程度上可与阿波罗计划相比拟。”郑永春解释说,在太阳系内,火星是与地球环境最为相似的星球,也是唯一有可能实现大规模移民的星球。目前,除了极少数火星陨石外,人类只能借助航天器进行遥感和原位探测。

虽然,人类在火星陨石中发现了有机物,在大气层中检测到了甲烷,但目前火星上是否仍然还有生命?火星上是否曾经繁衍过生命?这些问题依然没有答案。而要想回答这些问题,只能寄希望于火星样本的研究。
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据美国《科学》杂志网站11月22日报道,由美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)共同设计的“火星采样返回”(MSR)任务现已敲定:耗资70亿美元,分四步走,从火星上采集约600克样本送回地球。

此外,据《科学》杂志报道,为使用最少的燃料样本送回地球,ESA希望借助离子推进器来推动地球返回轨道器。离子推进器将利用太阳能电池板产生的电能驱动离子,产生可持续数月的平稳脉冲,从而推动航天器前进。ESA的“贝皮·科伦坡”水星探测器正在使用这一方法前往水星。鉴于离子推进产生的推力较小,因此,这一行程预计历时2年,而非9个月左右。欧洲航天局MSR负责人桑杰·维杰德拉姆说:“离子推进有缺点,但这意味着,我们可以利用欧洲现有技术完成这一任务。”

至于70亿美元的费用问题,郑永春表示:“阿波罗登月当时用了200多亿美元,相当于现在的上千亿美元。现在仍在火星上执行任务的‘好奇’号火星车,耗资26亿美元。所以,如果能否实现火星采样的话,70亿美元实现人类历史第一次,并不算很多。”

希望发现生命存在的证据

研究人员称,他们现在很难确切预测十年后将如何研究这些样本,但他们希望能发现火星上过去或现在存在生命的迹象。去年,“好奇”号火星车发现了两个富含有机大分子的地点,但它搭载的仪器不能鉴别出这些分子究竟源于生命还是由地质过程产生。

西班牙马德里天体生物学中心的玛丽亚-帕扎·佐尔扎诺也参与了MSR科学优先事项的认定工作。她说,地球上的科学家可以分析来自耶泽洛陨石坑中的样本中同样材料内的碳同位素,以确定其是否源于生命。


如果没有在样本内发现任何生命存在的迹象,科学家想知道具体原因。麻省理工学院行星科学家本杰明·魏斯问道:“是因为火星不宜居?还是因为生命并没有产生过?”

科学家认为,数十亿年前,随着内核变冷,火星失去了自己的磁场,大气因此逃逸,火星表面变得寒冷干燥,并遭受强的太空辐射的“侵蚀”。通过收集不同样本的数据并测量它们的古磁场,以及它们形成的环境,他们可以验证上述理论是否正确,以及如果上述情况属实,那么是否由于火星在很早之前就变得不宜居,以至于生命从来没有开始过。

火星原始状态或遭破坏

为更好地了解火星,人类真是费劲了心思。“好奇”号、“洞察”号,以及“火星采样任务”中那些将陆续拜访火星的火星车、着陆器等等,在火星上“你方唱罢我登场”,给荒凉孤寂的火星增添了几分热闹和喧嚣。

佐尔扎诺说,随着人类探索火星的热情与日俱增,研究这一行星原始状态的机会变得日益渺茫。她说:“如果我们现在不介入,我们会错过这个独特的时刻。”

郑永春对此也深表赞同,他说:“随着世界各国对火星探测的兴趣日益增加,会有越来越多航天器登陆火星。”

以2020年的火星发射窗口为例,就将有美国、印度、阿联酋、以及欧洲和俄罗斯合作的“火星太空生物”计划(ExoMars)的火星车发射;中国的火星探测器也将发射升空,并将实现环绕火星、登陆火星、火星车巡视勘察等任务。

郑永春略带忧心地指出:“这势必会威胁火星现有的原始状态,甚至还有可能把地球上的生命带到火星上。如果是这样的话,今后即便科学家在火星上找到了生命或生命的‘蛛丝马迹’,也很难区分它们到底是不是地球上带过去的。”


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火星采样任务4步走

1、采样:目前,MSR任务的第一阶段目标已接近完成:NASA耗资25亿美元研制的“火星2020”火星车计划于2020年7月发射,将在有40亿年历史的耶泽洛陨石坑(Jezero crater)着陆。耶泽洛陨石坑里有保存完好的远古河流三角洲的化石,该区域的岩石保存着关于火星漫长而多样的地质历史时期的信息。火星车可四处活动,完成科学实验,钻探小块泥岩和其他岩石(这些岩石可能蕴藏着古老生命的“蛛丝马迹”),采集岩心样本。

每个样本将包含20克岩石和粗砂,存储于约手电筒大小的管内,NASA会将一些样本管暂时寄存在火星表面;另一些则放在火星车上。

2、取样:日历向前翻到2028年!届时,NASA另一个着陆器将携带返回火箭和ESA建造的取样火星车抵达火星。着陆器将于2026年发射升空,于2028年8月登陆火星。

之后,像茶几大小的采样火星车将从着陆器中驶出,寻找几年前散落的样本管。火星车将依靠太阳能供电,因此,在阳光日益减弱的冬季到来之前,它只有6个月时间完成任务。为此,它每天需要前进200米,并能自动导航。

一旦火星车取样成功返回着陆器,由ESA制造的机械臂便会从车架子上取下样本管,将其中30个置于篮球大小的钛容器内,该容器只能容纳约30个样本。

3、交接:随后,返回火箭将装满样本的容器发射到距离火星表面300千米高的轨道内,以与ESA的地球返回轨道器“会师”。地球返回轨道器跟随着陆器一起到达火星,目的是抓取进入火星轨道的样本。

顺利“会师”后,由NASA建造的机械装置会将装载样本的球体放入一个密闭模块中,随后进行密封并消毒,该模块最后会被放置于一辆名为“地球进入车”的盘形车内,盘形车随后会在减震器的保护下,在没有降落伞减速的情况下,降落于犹他州的沙漠。

4、返回:样本将于2031年回到地球,之后将置于一个隔离设施中,使其不受地球微生物等的污染。



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中国火星采样返回计划


早在火星工程立项之初我们就确立了一个长远发展规划,不同于嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走规划,火星探测工程则是三步变作两步走,就是一步实现“绕、落、巡”,二步完成“采样回”。

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第一步,发射火星一号飞船实现对火星环绕、着陆、巡视探测,而嫦娥探月工程为了完成月球绕落巡三项任务则发射了嫦娥一号、二号、三号总计三艘飞船,火星一号之所以敢于在一次任务中就突破三大工程难题,主要缘于嫦娥探月工程积累的深空探测能力。

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嫦娥五号上升器月面起飞

比如,火星一号飞船轨道器使用的3000N发动机与嫦娥五号上升器发动机推力相等,火星一号飞船着陆器使用的7500N大喷口变推力发动机与嫦娥三号/四号/五号着陆器使用的变推力发动机也是同款型号的再升级。

火星一号着陆腿与嫦娥三号/四号/五号着陆腿采用相同的高效吸能合金打造,为服务嫦娥探月工程建设的深空测控网从一开始就考虑到火星、木星、土星乃至太阳系边际探测需求,目前喀什深空测控站正在扩建大口径天线阵列以增强测控火星一号飞船的能力。

完成火星一号绕落巡任务后,我国将在2028年发射火星版嫦娥五号,它与月球版嫦娥五号一样也是由四大舱段组成,分别是推进舱、返回舱、上升器、着陆器,飞船重量也十分相似,火星采样飞船重量大约为8吨左右。

由于地火距离是地月距离的数百上千倍,因此发射难度更大,届时我们将采用火星轨道集合方案,使用两枚运载火箭分别发射由推进舱、返回舱组成的“推返组合体”,以及由上升器、着陆器组成的“上着组合体”,两大组合体将先后进入地火转移轨道,其中推返组合体还可以承担上着组合体降落火星表面的中继通信任务。

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我国火星采样返回任务示意图

上着组合体着陆后将在火星表面工作半年左右,期间搜集火星样本,然后静待从火星发射返回地球的时间窗口,之后上升器将携带火星样本从火星表面发射进入距离火星表面500公里轨道,在那里与推返组合体对接,完成火星样本转移,紧接着推返组合体抛掉上升器进入火地转移轨道,经过约15个月飞行后返回舱将以第二宇宙速度(约33马赫)再入地球大气层,整个任务前后历时将近三年。

火星采样返回飞船两大组合体将由长征三号乙与长征五号两款火箭分别发射,二者地火转移轨道运力分别是2.7吨与6吨。

实施火星采样返回任务要攻克诸多世界级难题,其中尤以火星轨道交会对接、火星表面发射起飞为最难。数亿公里级轨道交会对接由于通信延迟长达十几分钟,人工很难干预,只能依靠自动交会对接系统,火星表面起飞则要克服数倍于月球的引力。

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权威渠道已经证实我们正在朝着2028年火星采样返回目标推进,美国与欧洲也有在2028年联合实施火星采样返回的任务计划,但两者对比,中国有更大机会成为全球第一个实现火星采样返回目标的国家,因为我们有一项核心优势是他们所没有的,就是政策的连续性。

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发表于 2020-07-22 19:34 超大游击队员 | 显示全部楼层
过几年马斯克不是载人登火吗
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CDer:000172086
发表于 2020-07-22 19:38 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

ji300p32p17 发表于 2020-07-22 19:34
过几年马斯克不是载人登火吗

等马斯克成功了,美国人就可以退出地球了。
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CDer:001046512
发表于 2020-07-22 20:17 超大游击队员 | 显示全部楼层
都很重要。   
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发表于 2020-07-22 20:18 超大游击队员 | 显示全部楼层
TG在探火上已经落后了,这次是要发力弯道超车了,一出手就是大招。
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CDer:001091014
发表于 2020-07-22 20:22 超大游击队员 | 显示全部楼层
““火星采样飞船重量大约为8吨左右。””长五的地火转移轨道运载能力有8吨吗?
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发表于 2020-07-22 20:36 超大游击队员 | 显示全部楼层
没见过泰山 发表于 2020-07-22 20:22
““火星采样飞船重量大约为8吨左右。””长五的地火转移轨道运载能力有8吨吗?

肯定没有啊。
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CDer:000003905
发表于 2020-07-22 20:39 超大游击队员 | 显示全部楼层
没见过泰山 发表于 2020-07-22 20:22
““火星采样飞船重量大约为8吨左右。””长五的地火转移轨道运载能力有8吨吗?

长3B2.7吨,长五6吨。加起来够了。
我只是想不如用长7A加长五
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CDer:001091014
发表于 2020-07-22 20:50 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 没见过泰山 于 2020-07-22 20:51 编辑

编辑掉。字
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 楼主| 发表于 2020-07-22 20:51 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

没见过泰山 发表于 2020-07-22 20:22
““火星采样飞船重量大约为8吨左右。””长五的地火转移轨道运载能力有8吨吗?


你没仔细看?长3打2.7吨加长5打6吨,组合的
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CDer:001091014
发表于 2020-07-22 20:51 超大游击队员 | 显示全部楼层
zyz201 发表于 2020-07-22 20:51
你没仔细看?长3打2.,7吨加长5打6吨,组合的

嗯嗯。没认真看全。谢谢!
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CDer:001041315
发表于 2020-07-22 22:22 | 显示全部楼层
2028比美国先采样那就厉害了,还有美国采样为什么不着陆后在原地采而是要开车去远处采回之前的?
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CDer:001157920
发表于 2020-07-22 22:46 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

ji300p32p17 发表于 2020-07-22 19:34
过几年马斯克不是载人登火吗

马斯克说过最开始的一批人回不了地球,只能一直在火星奉献余生。你觉得呢?
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CDer:000173497
发表于 2020-07-22 23:13 | 显示全部楼层
中国这个计划看起来可行性很高
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CDer:001091014
发表于 2020-07-22 23:19 超大游击队员 | 显示全部楼层
zjw2019 发表于 2020-07-22 22:46
马斯克说过最开始的一批人回不了地球,只能一直在火星奉献余生。你觉得呢?

。。。。。。。真的假的?求来源。
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CDer:001091014
发表于 2020-07-22 23:20 超大游击队员 | 显示全部楼层
mystar 发表于 2020-07-22 22:22
2028比美国先采样那就厉害了,还有美国采样为什么不着陆后在原地采而是要开车去远处采回之前的?

仪式感?纪念价值?
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CDer:000424960
发表于 2020-07-23 06:49 超大游击队员 | 显示全部楼层
mystar 发表于 2020-07-22 22:22
2028比美国先采样那就厉害了,还有美国采样为什么不着陆后在原地采而是要开车去远处采回之前的?

可能是想扩大采样范围
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CDer:001074526
发表于 2020-07-23 07:47 超大游击队员 | 显示全部楼层
毕竟载人登月的火箭还没研发完,不等长九也好歹等新921了,而火星返回则已经有现成火箭了,不过要求胖五成熟可靠了就行
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CDer:000018365
发表于 2020-07-23 10:23 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

mystar 发表于 2020-07-22 22:22
2028比美国先采样那就厉害了,还有美国采样为什么不着陆后在原地采而是要开车去远处采回之前的?

美国今年要上的火星车是要采样并扔在指定地点等待后续任务回收并带回地球,然而这个后续任务还没批下来呢......
要是被截胡了,那可尴尬了。
得赶紧大干快上啊。
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CDer:000563929
发表于 2020-07-28 21:16 超大游击队员 | 显示全部楼层
mystar 发表于 2020-07-22 22:22
2028比美国先采样那就厉害了,还有美国采样为什么不着陆后在原地采而是要开车去远处采回之前的?

不过老美技术实力深厚,探火成功率远高于其他国家,他们对自己的项目的把握更大一些,比我们有心理优势。而且老美已经在火星有多枚轨道探测器,还有一辆大号火星车,很快改可能有第二辆,无论以后他们的火星采样返回成功与否,都有之前的成就托底。我们则没这么好的运气,之前搭毛子便车失败,已经让我们丢掉了一次机会(虽然损失不大),接下来的这次以及2028年的采样取回都必须一次成功,对于没有外国技术支持,完全独立自主的我国来说,难度可想而知,并且我们还缺乏美国人积累的丰富经验和对火星的深入了解。想两次就追平甚至反超老美,说实话想想都……但我还是非常希望老天神助中华,探火都能大获成功!
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CDer:000298036
发表于 2020-07-28 21:22 | 显示全部楼层
如何预防可能的-------- 火星病毒?
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CDer:001040838
发表于 2020-07-28 22:57 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

不玩CS的T 发表于 2020-07-23 10:23
美国今年要上的火星车是要采样并扔在指定地点等待后续任务回收并带回地球,然而这个后续任务还没批下来呢 ...

美帝信心满满的准备登陆火星采集样本返回,结果发现TG的火星车碾过火星上的星条旗,然后倒车再轧一遍。
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CDer:001161384
发表于 2020-07-28 23:15 超大游击队员 | 显示全部楼层
如果做奥林匹斯山顶采样,返回难度会不会小点?
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CDer:001124137
发表于 2020-07-28 23:40 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re.载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

mystar 发表于 2020-07-22 22:22:52
2028比美国先采样那就厉害了,还有美国采样为什么不着陆后在原地采而是要开车去远处采回之前的?
先派探测器探查八年,找到有价值的材料,到时候直接过去带回这些样本。这样比在原地采更容易获得有价值的样本。
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CDer:000307718
发表于 2020-07-28 23:40 超大游击队员 | 显示全部楼层
环保斗士毒藤女 发表于 2020-07-28 23:15
如果做奥林匹斯山顶采样,返回难度会不会小点?

奥林匹斯山顶没考察价值啊
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CDer:001161384
发表于 2020-07-29 07:44 超大游击队员 | 显示全部楼层
anotherfish 发表于 2020-07-28 23:40
奥林匹斯山顶没考察价值啊

也是,就是个火山口
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CDer:001135340
发表于 2020-07-29 11:39 | 显示全部楼层
并不觉得会更容易,高海拔大气更稀薄,大气制动的效果降低,更依赖火箭制动,反而使得可搭载的探测器重量下降
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发表于 2020-07-29 11:58 超大游击队员 | 显示全部楼层
anotherfish 发表于 2020-07-28 23:40
奥林匹斯山顶没考察价值啊

那可真不一定。火山口可能有从火星内部喷发出来的物质,而且可能有一些有机物质,都是行星地质研究的重要样本。
当然,前提是能在那里登陆。在地形复杂崎岖的火山口登陆,难度比在平原大太多了。
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CDer:000232849
发表于 2020-07-29 12:18 | 显示全部楼层
航天运动就是鸽王大赛
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CDer:001165435
发表于 2020-07-29 12:26 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

没见过泰山 发表于 2020-07-22 23:19
。。。。。。。真的假的?求来源。

是真的,当时还有一个中国小伙子报名,听说有去无回,也就放弃了。
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CDer:000307718
发表于 2020-07-29 12:41 超大游击队员 | 显示全部楼层
ship2007 发表于 2020-07-29 11:58
那可真不一定。火山口可能有从火星内部喷发出来的物质,而且可能有一些有机物质,都是行星地质研究的重要 ...

这个火山死了无数年了,另外,如果外星人来地球考察,肯定不会选喜马拉雅山的啊。
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CDer:000242932
发表于 2020-07-29 13:10 | 显示全部楼层
早说了,美帝也不傻,为什么放着这么近的月球不搞去火星,月球没有什么开发的价值,生存太艰难,还没有水,无法进行人类在地球上的工业制造活动,如果以后机器人有重大突破才可以考虑
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CDer:000947267
发表于 2020-07-29 14:48 超大游击队员 | 显示全部楼层
windrarara 发表于 2020-07-29 13:10
早说了,美帝也不傻,为什么放着这么近的月球不搞去火星,月球没有什么开发的价值,生存太艰难,还没有水, ...

得了,半个世纪以前已经把人送上去了月球,现在月球还没有常住人口。火星想上人还不知道猴年马月。等人类开始殖民火星的时候,美国这个国家还不知道存不存在了呢。
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CDer:001157920
发表于 2020-07-29 15:11 超大游击队员 | 显示全部楼层
windrarara 发表于 2020-07-29 13:10
早说了,美帝也不傻,为什么放着这么近的月球不搞去火星,月球没有什么开发的价值,生存太艰难,还没有水, ...

LOP-G、Artemis以及配套的orion、sls美帝已经实打实投了上百亿美金在里面,都是围绕月球的工程。火星载人目前为止都是马斯克的空叉在鼓噪而已,美帝官方可是动都没动。到底是谁傻呢?
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发表于 2020-07-29 15:16 超大游击队员 | 显示全部楼层
kpc1992 发表于 2020-07-29 14:48
得了,半个世纪以前已经把人送上去了月球,现在月球还没有常住人口。火星想上人还不知道猴年马月。等人类 ...

载人登火说难不难说易不易,现有技术只需要各航天国家团结一致,各出全力就能实现。然而这个条件比载人登火本身还要难做到。
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CDer:001083921
发表于 2020-07-29 15:18 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

没见过泰山 发表于 2020-07-22 23:19
。。。。。。。真的假的?求来源。

他说过早期去火星就是单程票
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CDer:001083921
发表于 2020-07-29 15:19 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

环保斗士毒藤女 发表于 2020-07-28 23:15
如果做奥林匹斯山顶采样,返回难度会不会小点?

当然会小一点,不过那是个死火山没啥好采样的
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CDer:001065370
发表于 2020-07-29 16:52 超大游击队员 | 显示全部楼层
去火星还是要搞核动力啊。
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CDer:000371431
发表于 2020-07-29 17:36 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

没见过泰山 发表于 2020-07-22 22:22
““火星采样飞船重量大约为8吨左右。””长五的地火转移轨道运载能力有8吨吗?

这个肯定要等长9了啊,可能921都不行
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CDer:000371431
发表于 2020-07-29 17:37 | 显示全部楼层

RE: 载人登月还不明朗,火星采样返回先杠上?

zyz201 发表于 2020-07-22 22:51
你没仔细看?长3打2.7吨加长5打6吨,组合的

我以为不说长9至少也要弄个921来打,结果是准备用长5搞么?从火星返回这么简单么?
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