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“天問(wèn)一號”面臨“同臺競技”
代表委員詳解中國首次火星探測
2020年7月,備受矚目的火星探測將迎來(lái)發(fā)射“窗口期”,屆時(shí),包括中國“天問(wèn)一號”、美國“毅力號”和阿聯(lián)酋“希望號”在內的多國火星探測器,將“同臺競技”奔向火星。
今年全國兩會(huì )期間,來(lái)自航天領(lǐng)域的多位全國政協(xié)委員、全國人大代表詳解我國首次火星探測任務(wù)“天問(wèn)一號”的亮點(diǎn)及未來(lái)相關(guān)設想。
不走他國老路
全國政協(xié)委員、中國航天科技集團五院黨委書(shū)記趙小津在接受記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō),我國首次火星探測任務(wù)將通過(guò)一次發(fā)射任務(wù),實(shí)現對火星的“環(huán)繞、著(zhù)陸、巡視”3個(gè)目標,開(kāi)展火星全球性和綜合性探測,并對火星表面重點(diǎn)地區精細巡視勘查。
“一次發(fā)射實(shí)現環(huán)繞、著(zhù)陸、巡視3個(gè)目標,這是其他國家火星探測任務(wù)從沒(méi)有過(guò)的,面臨的挑戰也是前所未有的。”趙小津說(shuō)。
在他看來(lái),這次火星探測任務(wù)沒(méi)有簡(jiǎn)單重復其他國家火星探測的老路,起點(diǎn)設置很高,體現了我國航天技術(shù)的發(fā)展水平,以及航天工程技術(shù)人員的自信。
全國政協(xié)委員、中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團科技委主任包為民也認為,我國首次火星探測任務(wù)稱(chēng)得上是“彎道超車(chē)”,如果能一次性完成“繞落巡”三步走,這一跨越式方案將成為全球首次,進(jìn)一步縮短我國與美國、俄羅斯等在深空探測技術(shù)方面的差距。
包為民說(shuō),火星是太陽(yáng)系中距離地球較近、自然環(huán)境與地球最為類(lèi)似的行星之一。火星探測不僅有助于探究火星生命的存在和演化過(guò)程等問(wèn)題,更可借此了解地球的演化歷史和預測地球的未來(lái)變化趨勢,同時(shí)也為人類(lèi)開(kāi)辟新的生存空間尋找潛在目標。
據他介紹,我國首次火星探測任務(wù)設定了五大科學(xué)目標,主要涉及空間環(huán)境、形貌特征、表層結構等研究。為此,火星探測器搭載了13種有效載荷,其中環(huán)繞器上7種、著(zhù)陸器上6種。
屆時(shí),著(zhù)陸器上攜帶的6種載荷將對相關(guān)科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展探測。包為民說(shuō),火星車(chē)還攜帶了大氣環(huán)境測試儀,可以獲取火星溫度、風(fēng)力等信息,人們可直觀(guān)地了解火星和地球環(huán)境的異同。
最兇險的7分鐘
今年,除了我國的“天問(wèn)一號”,計劃飛向火星的還有美國的“毅力號”火星車(chē)和阿聯(lián)酋的“希望”火星探測器。
包為民說(shuō),大約每隔26個(gè)月,地球與火星會(huì )運行至最近的位置,此時(shí)發(fā)射探測器將節省大量燃料。2020年7月即是火星探測活動(dòng)的“窗口期”,多國的探測器將“同臺競技”。
不過(guò),從1961年至今,人類(lèi)已實(shí)施火星探測活動(dòng)達40多次,但成功和部分成功的任務(wù)僅有20多次,成功率不到50%。其中著(zhù)陸任務(wù)17次,成功8次,成功率47.1%。火星探測的難度可見(jiàn)一斑。
趙小津說(shuō),我國火星探測器分為環(huán)繞器與著(zhù)陸器兩部分,預計在今年7月由長(cháng)征五號遙四火箭發(fā)射升空。
據他介紹,火星探測器發(fā)射時(shí),主要看長(cháng)征五號遙四火箭的表現,“奔火”的過(guò)程中,科技人員會(huì )根據軌道的具體情況,不斷修正探測器的飛行方向,“到達火星附近時(shí)及時(shí)剎車(chē),這些動(dòng)作必須一氣呵成,否則就會(huì )‘滑’向更遠的深空。”
具體來(lái)看,火箭將探測器發(fā)射至地火轉移軌道,隨后在地面測控系統的支持下進(jìn)入環(huán)火橢圓軌道,運行到選定的進(jìn)入窗口,探測器將進(jìn)行降軌控制,釋放著(zhù)陸巡視器組合體。
著(zhù)陸巡視器組合體成功軟著(zhù)陸后,火星車(chē)(即巡視器)將與著(zhù)陸平臺分離,開(kāi)展區域巡視探測和相關(guān)的一些工程實(shí)踐活動(dòng)。環(huán)繞器將為火星車(chē)提供中繼通信鏈路,并開(kāi)展環(huán)繞科學(xué)探測。
這其中,最大的難點(diǎn)在于“恐怖7分鐘”,即再入、下降與著(zhù)陸過(guò)程中,要在7分鐘內將探測器的時(shí)速從兩萬(wàn)千米降低到零。
“這是最兇險,也最激動(dòng)人心的時(shí)刻。”趙小津說(shuō),由于遠距離數據傳輸的大時(shí)延,這要求火星車(chē)必須具有很高的自主能力。同時(shí),火星光照強度小,加上火星大氣對陽(yáng)光的削減作用,火星車(chē)能源供給也比月球車(chē)更為困難。這些因素都使得首次火星探測任務(wù)更具難度和復雜性。
人什么時(shí)候能去
當然,至于著(zhù)陸之后,中國火星車(chē)會(huì )遇到什么地形,能否安全行駛到火星表面,火星塵暴來(lái)臨時(shí),火星車(chē)有什么手段躲避?趙小津說(shuō),這些都值得人們拭目以待。
另一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題是:“人類(lèi)什么時(shí)候能去火星?”
5月8日,我國新一代載人飛船試驗船返回艙成功著(zhù)陸,試驗取得圓滿(mǎn)成功。全國人大代表、中國航天科技集團五院載人航天工程載人飛船系統總設計師張柏楠說(shuō),從5月5日成功發(fā)射到5月8日安全返回,新一代載人飛船試驗船的表現堪稱(chēng)完美,鋪就了通往太空的新“天路”。
說(shuō)起這艘新飛船,被談及最多的就是載人登月——這是面向我國載人月球探測、空間站運營(yíng)等任務(wù)需求而論證的具有國際先進(jìn)水平的新一代天地往返運輸飛行器。
既然可以載人登月,那能否載人登火——飛得更遠點(diǎn),去探測火星?
張柏楠說(shuō),載人登月和載人去火星,都是第二宇宙速度返回,只要具備了載人登月能力,一般來(lái)講就具備去火星的能力。
值得一提的是,今年5月進(jìn)行的新飛船試驗中就有一項技術(shù),不僅適用于月地返回跳躍式再入、地球軌道直接再入,也可應用于火星進(jìn)入與火星大氣捕獲、大升力體初始再入等。張柏楠說(shuō),科技人員下一步還將持續開(kāi)展有關(guān)技術(shù)研究,使其應用向智能自主方向邁進(jìn)。
當然,目前來(lái)看載人登火還比較遙遠,畢竟載人登月的計劃還未向社會(huì )正式公開(kāi)。短期內,我們能看到的,是火星采樣返回。
包為民說(shuō),2030年前后,我國將實(shí)施火星采樣返回、木星系探測等任務(wù),目前正在開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究。
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