“繞落巡”一步到位 包為民委員詳解中國首次火星探測五大亮點
2020-05-23 11:52:50

今年7月火星探測將迎來重要的發射“窗口期”,屆時中國將擇機實施首次火星探測任務“天問一號”。全國兩會期間,記者采訪全國政協委員、中國科學院院士、中國航天科技集團有限公司科技委主任包為民,詳解中國首次火星探測的五大亮點。

亮點一:一次性完成“繞落巡”三步走

縱觀全球航天史,人類對火星探測“情有獨鐘”。中國行星探測首站為何選擇火星?

包為民解釋稱,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。

中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”三個目標,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。

在包為民看來,中國首次火星探測任務實為“彎道超車”。若能一次性完成“繞落巡”三步走,這一跨越式方案將成為全球首次。

亮點二:“恐怖7分鐘”是最大難點

火星探測難點眾多。從1961年至今,人類已實施火星探測活動達45次,但成功和部分成功的任務僅有22次,成功率不到50%。

中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?;鸺龑⑻綔y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。

包為民表示,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,否則就會飛向更遠的深空。

“火星探測最大的難點在于‘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2萬千米降低到零?!卑鼮槊穹Q,這需要融合氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和著陸反沖等多項技術才能實施軟著陸。

亮點三:可工作3個火星月

為規避火星極端天氣的影響,中國火星車將設置自主休眠和自主喚醒功能,可工作3個火星月,相當于地球上的92天(火星自轉周期約為24小時37分鐘)。值得注意的是,火星車將配置探測雷達對火星地下一定深度進行探測。

包為民表示,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。

亮點四:13種載荷完成5大科學目標

中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種載荷可對民眾關注的科學問題開展探測?!盎鹦擒囘€攜帶了大氣環境測試儀,可以獲取火星溫度、風力等信息,老百姓將可直觀地了解火星和地球環境的異同?!卑鼮槊裾f。

亮點五:三國探測器“同臺競技”

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年即是火星探測活動的“窗口期”。今年的火星探測,中美阿三國探測器將“同臺競技”。

除中國“天問一號”以外,今年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。原定在今年發射的歐洲與俄羅斯合作的ExoMars火星漫游車已宣布推遲到2022年發射。

“2030年前后,中國還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,為工程實施做準備,中國航天人將為完善人類對宇宙深空的認識而不懈奮斗?!卑鼮槊裾f。

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