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將飛行3.5億公里 揭秘中國火星探測器螢火一號

火星北極區域登陸后收集了冰樣, 2007 年 8 月 4 日:美國發射 “ 鳳凰號 ” 探測器。而且還發現火星外表土壤的化學成分與海水非常類似。 11 月 10 日后 “ 鳳凰號 ” 與地面失去聯系。

當前國際深空探索中的最熱目的地,火星。即將迎來一位不到 120 公斤的小個子 “ 游客 ” 別看它貌不驚人,卻將為今年已屢創輝煌的中國航天史再添上絢麗的一筆。如果說 天宮一號 發射勝利讓中國人在近地空間駐留更長時間成為可能的話,那么,則會把我視野帶到更遙遠的深空。

國首枚火星探測器,螢火一號。已于日前勝利運達哈薩克斯坦境內的拜科努爾發射場,預計將于 11 月 9 日凌晨搭乘俄羅斯的天頂 ” 號運載火箭與 “ 福布斯 — 土壤 ” 探測器一起發射升空。

開啟火星探測之門 先遣部隊。>

中國空間探測的步伐就從未停止,自中國國家航天局 2000 年宣布空間科學成為我國民用航天的重要組成局部以來。地球空間雙星探測計劃、月球探測工程先后上馬并取得階段性進展。 8 月 25 日,嫦娥二號衛星準確進入太陽與地球引力平衡點 — 距離地球約 150 萬公里的拉格朗日 L2 點的環繞軌道,成為太陽系中飛得最遠的中國來客,但這樣的距離相對于螢火一號的旅程來說也只能算是小巫見大巫 ” 后者將飛行約 3.5 億公里,此過程中邁出中國深空探測的重要一步。

火星無疑是最為重要的探測對象。中國科學院空間科學與應用研究中心主任、螢火一號工程應用首席科學家吳季在接受本報專訪時表示:中國科學家很早以前就有探測火星的愿望,國深空探測的整體設想中。并利用國外探測數據做了一些工作。由于第一次探測必需先用軌道器而不是著陸器進行圍繞探測,因此,螢火一號可以被比喻為我國火星探測的先遣部隊。

研究火星就相當于研究地球的歷史和未來。地球雖然在太陽系中極為特殊,火星探測難道只是為了滿足人們好奇心嗎?還是蘊含更為現實的動因呢?吳季介紹。成為人類目前唯一的家園,但這種情況絕非一成不變。歷史上,地球就曾出現過像現在火星一樣、異常寒冷的時期。作為地球的近鄰,火星的地質環境和很多基本參數都和地球接近,面對目前全球變暖的趨勢,同樣有理由發問:未來地球會不會變得太熱,以致于海水都蒸發掉,成為第二顆火星?這些問題只有通過比較其他行星的歷史和現狀才干得到答案。

探索火星空間環境 國際合作。>

俄羅斯科學院再次實施火星探測計劃后,螢火一號這回是搭了俄羅斯的火衛一探測器 “ 福布斯 — 土壤 ” 順風車 ” 據吳季介紹。火箭留有一定的運載余量,于是主動邀請中國參與該計劃并搭載一個微小衛星。對于中國來說,還沒有建立起真正的深空測控網之前,借用俄羅斯的飛船一同飛往火星并開展聯合探測,可以大大地將我國科學家利用自主的探測數據深入開展對火星研究的時間提前。此背景下,螢火一號應運而生。

即將升空的俄 “ 福布斯-土壤 ” 和中國螢火一號火星探測器將協助兩國科學家加深對火星大氣的解,螢火一號此次肩負的主要使命是對火星的空間環境展開探測。俄羅斯科學院宇宙空間研究所所長列夫 · 澤廖內近日表示。這將是人類首次利用兩個處于不同位置的航天探測器同時對火星電離層和磁場進行研究。

自 1960 年以來,吳季透露。人類已經向火星發射了 40 多個探測器,其中 15 次成功進入了火星軌道, 8 次成功著陸,并釋放了 3 輛火星巡視車。但是這些探測計劃的科學目標幾乎都是追蹤水的痕跡、發現生命信號,其軌道也大都是極軌圓軌道。只有俄羅斯的福波斯 2 號 ” 曾經對火星的空間環境開展過探測,但只工作了三個月就與地面失去聯系。因此人類對火星的高層大氣、電離層、磁層環境和太陽風的相互作用等都了解甚少,螢火一號正好填補了此項空白,國際上具有重要地位。

面臨 3 大嚴峻考驗 深空測控。>

此次發射螢火一號,清華大學航空航天學院副院長李俊峰在接受本報采訪時表示。技術驗證或者說實驗的成分更多一些,以便積累相關經驗,為以后獨立開展火星等行星的深空探測工作夯實基礎。告訴記者,俄羅斯的天頂 ” 號運載火箭就像 “ 老司機 ” 一樣經驗豐富,螢火一號勝利進入火星軌道的問題應該不大,難題在于跟組合系統分離后如何開展深空測控和通信。

國已經完全有能力研制出包括月球探測器和火星探測器在內的各類探測器。吳季坦言,經過 40 多年發展。螢火一號在技術上最大的挑戰是小 ” 受發射重量限制,螢火一號之輕,人類歷史上也屬罕見。載荷小,距離遠,任務重,螢火一號的火星征程可謂荊棘遍及。

此期間探測器將得不到來自太陽的能量,挑戰之一來自于 7 個長達 8.8 個小時的火星陰影。只能讓局部部件進入休眠狀態,屆時周圍環境溫度低于零下 200 ℃ ,螢火一號隨時面臨 “ 凍死 ” 危險;其次,超遠距離會帶來信號衰減和傳輸時延等困難,更何況我國還沒有覆蓋全球的深空探測網,仍需俄羅斯和歐洲空間局的地面站協助分時段接收信號,但即使 3 個地面站聯合起來,也只能下載螢火一號獲取的 5% 10% 數據;此外就是多星定向的問題,即往地球傳送數據時要對地球定向、拍攝火星時儀器要對火星定向、太陽能帆板還要隨時對太陽定向 … 這對探測器的姿態控制來說是一個不小的難關。

火星探測大事記

但這枚探測器連火星環繞軌道都沒有到達。 1960 年 10 月 10 日:前蘇聯向火星發射第一枚探測器。

勝利進入前往火星的軌道, 1962 年 11 月 1 日:前蘇聯發射了火星1號 ” 探測器。但在飛離地球1億公里左右時與地面失去聯系,通常被看作是人類火星探測的開端。

成為有史以來第一枚成功到達火星并發回數據的探測器。 1964 年 11 月 28 日:美國 “ 水手 4 號 ” 開始8個月的火星之旅。

成為第一個火星軌道飛行器。首次拍攝到火星全貌。 1971 年 5 月 31 日:美國 “ 水手9號 ” 升空。

火星曾經溫暖和潮濕。 1996 年 12 月 4 日:美國發射 “ 火星探路者 ” 攜帶 “ 旅居者 ” 號火星車登陸火星。科學家根據發回的圖片信息判定。

成為世界上第 3 個發射火星探測器的國家, 1998 年 7 月 3 日:日本發射 “ 希望 ” 號探測器。但 “ 希望號 ” 于 2003 年 12 月 9 日被迫放棄。

標志著美國火星探測計劃重新啟動。 2002 年, 2001 年 4 月 7 日:美國發射 “ 奧德賽 ” 火星探測器。奧德賽 ” 發現火星外表和近地表層中可能有豐富的冰凍水,但這一問題目前存在爭議。

2004 年1月3日在火星外表勝利著陸。 2003 年 6 月 10 日:攜帶 “ 勇氣 ” 號火星車的美國 “ 火星探測流浪者 ” 號探測器發射升空。

順利完成利用火星引力調整飛行速度和軌道的任務。 2007 年 2 月 25 日:歐洲航天局的羅塞塔 ” 彗星探測器靠近火星飛行。

 
 

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