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中国“天问一号”即将飞向火星

来源:管理员 发布时间:2020-04-26 14:57:00

       中国行星探测任务被命名为“天问(Tianwen)系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。

       中国首次火星探测任务将通过一次发射任务,实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标,开展火星全球性和综合性探测,并对火星表面重点地区精细巡视勘查。这是其他国家第一次实施火星探测时未有的,面临的挑战也前所未有。

       中国火星探测器分为环绕器与着陆器两部分,由中国航天科技集团有限公司五院抓总研制。预计在今年7月,探测器由航天科技集团一院抓总研制的长征五号遥四火箭发射升空。

       火箭将探测器发射至地火转移轨道,随后在地面测控系统的支持下,通过多次轨道机动和中途修正,在近火点实施制动,进入环火椭圆轨道,运行到选定的进入窗口,探测器将进行降轨控制,释放着陆巡视器。

      着陆巡视器进入火星大气后,通过气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲软着陆。火星车(即巡视器)和着陆平台分离后,将开展区域巡视探测和相关的一些工程实践活动。环绕器将为火星车提供中继通信链路,并开展环绕科学探测。

       中国首次火星探测任务,不仅要实现环绕火星全球遥感探测,还要突破火星进入、下降、着陆、巡视、远距离测控通信等关键技术,使我们真正进入深空,揭开火星的神秘面纱。

      中国首次火星探测任务工程探测器系统总设计师、航天科技集团研究员孙泽洲表示,由于远距离数据传输的大时延,要求火星车必须具有很高的自主能力。同时,火星光照强度小,加上火星大气对阳光的削减作用,火星车能源供给也比月球车更为困难。这些因素都使得首次火星探测任务更具难度和复杂性。

       孙泽洲透露,火星车为规避火星极端天气的影响将设置自主休眠和自主唤醒功能,可工作3个火星月,相当于地球上的92天(火星是太阳系中与地球最相似的星球,自转周期约为24小时37分钟)。值得关注的是,我国火星车将设置雷达对火星地下一定深度进行探测。

       这次探测任务设定了五大科学目标,主要涉及空间环境、形貌特征、表层结构等研究。为此,探测器搭载了13种有效载荷,其中环绕器7种、火星车6种。

       届时,火星车上携带的6台科学载荷,可对国际关注的科学问题开展探测,特别是携带了大气环境测试仪,可能获得老百姓听得懂且很关注的信息。比如,此时此刻火星上温度是多少,有没有风,风力是多少等等。

      去年11月14日,中国火星探测任务首次公开亮相。当天,中国国家航天局邀请部分外国驻华使馆及国际组织人员,赴河北怀来观摩着陆器悬停避障试验。试验模拟了着陆器在火星环境下悬停、避障、缓速下降的过程,对其设计正确性进行了综合验证。 

       安全着陆是火星探测任务最艰巨的挑战之一。这次试验在亚洲最大的地外天体着陆综合试验场进行,模拟了火星重力环境 (火星重力加速度约为地球的1/3)。

       今年1月19日,长征五号遥四火箭大推力氢氧发动机顺利完成100秒校准试车,这是该发动机总装出厂前的最后一项试验。大推力氢氧发动机在实际飞行任务中工作约500秒。研制团队还抽检了同一批次的其他发动机,对其进行500秒以上的长时间试车。

      今年3月10日,火星探测任务的无线联试在北京航天飞行控制中心圆满完成,充分验证了探测器与地面系统的接口匹配性和一致性,对各类方案、技术状态、软硬件系统进行了全面测试。

      2020年是火星探测活动的窗口期。火星离地球非常遥远,是月球与地球距离的数百倍,目前最先进的探测器从地球飞到火星,大约需要七八个月。

      因为地球和火星都在围绕太阳运转,两者的相对位置不断变化。当它们距离最近时,即太阳、地球和火星同处一条直线上,此时发射探测器更加“经济”。地球与火星的这个会合周期是26个月,即每26个月出现一次“宝贵”的火星探测发射窗口期。

       今年7月将飞向火星的除了中国“天问一号”,还有美国的“毅力号”火星车,阿联酋的“希望”火星探测器(由日本H-2A火箭发射)。原本全球四大探火任务,如今还有三个仍然坚挺。欧洲与俄罗斯合作的ExoMars火星漫游车已宣布推迟到2022年发射。

 

阿联酋“希望”探测器

      人类奔向月球、火星或者小行星需要具备的核心能力包括:进入空间和返回地球的能力,比如重型火箭、载人飞船等。同时,还应包括高效的轨道转移能力、高效的推进飞行器。还需要在其他星球下降、着陆及上升的能力和在太空生存、活动及作业的能力,甚至包括在其他星球的长期生存能力。

       对火星的探测几乎贯穿了整个人类航天史。1960年10月10日苏联发射“火星1960A”探测器,人类开始第一次火星探测任务,迄今为止,人类在技术上已成功实现了掠飞、环绕、着陆、巡视探测等。

       如今,火星已成为主要航天国家的探测热点和空间技术战略制高点,能否成功地对火星进行科学探测,已成为衡量一个国家航天科技实力的重要标志。