最兇險7分鐘、人何時能去……詳解中國首次火星探測

來源:中國青年報作者:時間:2020-05-26 查看數:0

2020年7月,備受矚目的火星探測將迎來發射“窗口期”,屆時,包括中國“天問一號”、美國“毅力號”和阿聯酋“希望號”在內的多國火星探測器,將“同臺競技”奔向火星。

今年全國兩會期間,來自航天領域的多位全國政協委員、全國人大代表詳解我國首次火星探測任務“天問一號”的亮點及未來相關設想。

不走他國老路

全國政協委員、中國航天科技集團五院黨委書記趙小津在接受記者采訪時說,我國首次火星探測任務將通過一次發射任務,實現對火星的“環繞、著陸、巡視”3個目標,開展火星全球性和綜合性探測,并對火星表面重點地區精細巡視勘查。

“一次發射實現環繞、著陸、巡視3個目標,這是其他國家火星探測任務從沒有過的,面臨的挑戰也是前所未有的?!壁w小津說。

在他看來,這次火星探測任務沒有簡單重復其他國家火星探測的老路,起點設置很高,體現了我國航天技術的發展水平,以及航天工程技術人員的自信。

全國政協委員、中國科學院院士、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稱得上是“彎道超車”,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,進一步縮短我國與美國、俄羅斯等在深空探測技術方面的差距。

包為民說,火星是太陽系中距離地球較近、自然環境與地球最為類似的行星之一?;鹦翘綔y不僅有助于探究火星生命的存在和演化過程等問題,更可借此了解地球的演化歷史和預測地球的未來變化趨勢,同時也為人類開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設定了五大科學目標,主要涉及空間環境、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,其中環繞器上7種、著陸器上6種。

屆時,著陸器上攜帶的6種載荷將對相關科學問題開展探測。包為民說,火星車還攜帶了大氣環境測試儀,可以獲取火星溫度、風力等信息,人們可直觀地了解火星和地球環境的異同。

最兇險的7分鐘

今年,除了我國的“天問一號”,計劃飛向火星的還有美國的“毅力號”火星車和阿聯酋的“希望”火星探測器。

包為民說,大約每隔26個月,地球與火星會運行至最近的位置,此時發射探測器將節省大量燃料。2020年7月即是火星探測活動的“窗口期”,多國的探測器將“同臺競技”。

不過,從1961年至今,人類已實施火星探測活動達40多次,但成功和部分成功的任務僅有20多次,成功率不到50%。其中著陸任務17次,成功8次,成功率47.1%?;鹦翘綔y的難度可見一斑。

趙小津說,我國火星探測器分為環繞器與著陸器兩部分,預計在今年7月由長征五號遙四火箭發射升空。

據他介紹,火星探測器發射時,主要看長征五號遙四火箭的表現,“奔火”的過程中,科技人員會根據軌道的具體情況,不斷修正探測器的飛行方向,“到達火星附近時及時剎車,這些動作必須一氣呵成,否則就會‘滑’向更遠的深空?!?/p>

具體來看,火箭將探測器發射至地火轉移軌道,隨后在地面測控系統的支持下進入環火橢圓軌道,運行到選定的進入窗口,探測器將進行降軌控制,釋放著陸巡視器組合體。

著陸巡視器組合體成功軟著陸后,火星車(即巡視器)將與著陸平臺分離,開展區域巡視探測和相關的一些工程實踐活動。環繞器將為火星車提供中繼通信鏈路,并開展環繞科學探測。

這其中,最大的難點在于“恐怖7分鐘”,即再入、下降與著陸過程中,要在7分鐘內將探測器的時速從兩萬千米降低到零。

“這是最兇險,也最激動人心的時刻?!壁w小津說,由于遠距離數據傳輸的大時延,這要求火星車必須具有很高的自主能力。同時,火星光照強度小,加上火星大氣對陽光的削減作用,火星車能源供給也比月球車更為困難。這些因素都使得首次火星探測任務更具難度和復雜性。

人什么時候能去

當然,至于著陸之后,中國火星車會遇到什么地形,能否安全行駛到火星表面,火星塵暴來臨時,火星車有什么手段躲避?趙小津說,這些都值得人們拭目以待。

另一個備受關注的問題是:“人類什么時候能去火星?”

5月8日,我國新一代載人飛船試驗船返回艙成功著陸,試驗取得圓滿成功。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,從5月5日成功發射到5月8日安全返回,新一代載人飛船試驗船的表現堪稱完美,鋪就了通往太空的新“天路”。

說起這艘新飛船,被談及最多的就是載人登月——這是面向我國載人月球探測、空間站運營等任務需求而論證的具有國際先進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,去探測火星?

張柏楠說,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,一般來講就具備去火星的能力。

值得一提的是,今年5月進行的新飛船試驗中就有一項技術,不僅適用于月地返回跳躍式再入、地球軌道直接再入,也可應用于火星進入與火星大氣捕獲、大升力體初始再入等。張柏楠說,科技人員下一步還將持續開展有關技術研究,使其應用向智能自主方向邁進。

當然,目前來看載人登火還比較遙遠,畢竟載人登月的計劃還未向社會正式公開。短期內,我們能看到的,是火星采樣返回。

包為民說,2030年前后,我國將實施火星采樣返回、木星系探測等任務,目前正在開展關鍵技術研究。

來源:中國青年報

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