第一百一十四章：火星计划（1/2）

“为什么是液氧甲烷？”

何小峰抿了一口咖啡，感受舌尖上的香浓滑腻，啧，nice！

“液氧甲烷的比冲虽然低于优秀的氢氧组合，但是依旧比液氧煤油高出一些，使得这个燃料氧化剂组合有了实用价值。”

原因一、甲烷燃料罐设计制造难度较低，相对于氢氧组合，甲烷的沸点远高于液氢，和液氧接近。

氢气密度极低，氢氧火箭的氢气罐远比氧气罐要大，航天飞机每次发射都要抱着一个巨大的橙色燃料罐，那个里面就是液氢燃料。

原因二、涡轮泵设计制造难度较低，甲烷火箭从燃料罐到管路，再到涡轮泵，大幅降低了设计制造难度。

而氢的密度太低，氢泵转数要求高，设计极难，需要多级泵才能达到想要的燃烧室压力。

原因三、火星有储量丰富的甲烷，只需收集就可以用作飞船燃料。

莫斯教授听完笑着说道“看来你的火星计划，有了百万分之一的可能性。”

何小峰从手提包里掏出纸和笔计本“教授，在不涉密的情况下，您能介绍一下海盗1号是如何在火星着陆的吗？”

“这个没问题，实际上我在很多地方都做过演讲，首先你要明白一个概念叫做‘火星发射窗口’。”

由于地球和火星公转周期不同，火星的公转周期是687天，在687天里，它会绕太阳旋转一周360度，这意味着它每天会移动0524度。

火星的轨道是偏心率为009的椭圆，地球轨道则接近正圆，这意味着地球和火星之间的距离在时刻复杂变化。

当太阳、地球、火星连成一条直线时，它们之间距离最短，约5600万公里。这样的理想位置，每隔779天才会出现一次，大约是26个月。

因此得出结论，当地球和火星的日心经度夹角为44度时，是理想的发射时间。

目前化学燃料为核心动力的火箭，性能极其有限。在地球、火星会合的时间点附近窗口，发射探测器，成功率就会高很多，这个时间点就被称作‘火星发射窗口’。

莫斯教授转身从身后的书柜里拿出一本相册，摊开一页，放到何小峰面前。

“这个就是海盗1号，人类第一个成功登陆火星的探测器。探测器由两个部分组成，轨道卫星和着陆器。”莫斯教授指着两张照片介绍道。

“海盗1号于1975年8月20日发射，1976年6月19日进入火星轨道，7月20日着陆器在火星地表登陆。”

天体物理学家瓦尔特·霍曼，在1925年，提出了一种变换飞船轨道的方法，可以帮助航天器节省燃料，被称作霍曼转移轨道

“我们把地球到太阳的距离，约15亿公里，记作1个天文单位（au），火星到太阳的距离是152个au，霍曼转移轨道的半长轴是126个au。”

根据开普勒第三定律（r3t2g4π2，计算得出霍曼转移轨道的周期是517天，探测器由于是单程，所以整个周期大约需要259天。

在火星发射窗口期，从地球上发射一个探测器，使它超过第一宇宙速度，在近日点，让探测器加速至霍曼转移轨道。

转移轨道上高速奔驰的探测器，会受到入轨偏差、控制偏差等因素的影响，出现一些微小的误差，进而与预定轨道产生一定的偏离。

这时候需要探测器深空机动，主动调整探测器绕日轨道的尺寸和倾角，对误差进行修正，让探测器飞行的轨道达到预期要求。

在259天的航行中，火星将移动136度，探测器抵达霍曼转移轨道的远日点。这个时候，探测器需要点燃发动机，急剧减速，否则只会掠过或者撞击火星。

只有大于火星的第一速度，小于第二宇宙速度才能成为火星的卫星，