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我國或于2020年開展火星著陸巡視

  • 發(fā)布時間:2014-11-13 04:31:18  來源:科技日報  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  在第十屆珠海航展中,首次亮相的火星探測器引來眾多關(guān)注。中國航天科技集團五院副院長李忠寶說:“我們有信心盡早實現(xiàn)對火星的探測?!?/p>

  記者從該集團公司了解到,我國火星探測器系統(tǒng)由環(huán)繞器和著陸巡視器組成。環(huán)繞器將攜帶著陸巡視器完成地火轉(zhuǎn)移飛行和近火制動,進入近火軌道后擇機釋放著陸巡視器,開展環(huán)繞科學(xué)探測,并為巡視器提供中繼通信鏈路;著陸巡視器將利用降落傘加軟支腿,實現(xiàn)火星表面軟著陸,并分離釋放火星車,開展巡視科學(xué)探測。該計劃目標(biāo)為,實現(xiàn)火星環(huán)繞探測和巡視探測,獲取自主火星探測科學(xué)數(shù)據(jù),實現(xiàn)深空探測技術(shù)的跨越。通過環(huán)繞器與火星車的獨立探測及聯(lián)合探測,獲取火星表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層磁場等科學(xué)數(shù)據(jù)。

  目前這項計劃尚未正式獲批,但據(jù)“探月之父”歐陽自遠院士透露,我國計劃于2020年開展火星著陸巡視,2030年實現(xiàn)火星采樣返回。

  2011年11月,我國首顆火星探測器“螢火一號”搭載在俄羅斯“福布斯—土壤”探測器內(nèi)部升空,但因“福布斯—土壤”未能按計劃變軌,任務(wù)以失敗告終,此后我國一直沒有公布新的火星探測計劃。今年9月,印度曼加里安號探測器進入火星軌道,成為首個加入“火星俱樂部”的亞洲國家。有國內(nèi)航天專家透露,盡管印度先行一步,但我國未來的火星計劃不會只重復(fù)他人做過的環(huán)繞探測,會有更深層的考慮。

  此次我國火星計劃浮出,印證了專家所言。然而從飛往火星到入軌,再到著陸,其中困難重重。

  航天專家、《國際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩表示,探測火星需具備多項技術(shù)基礎(chǔ),最重要的前提條件是要有遠距離測控能力?!暗鼗鹁嚯x比地月距離遠得多,最近約5000萬公里,最遠達到3億至4億公里?!彼f,“過去一些火星探測活動之所以失敗,一個重要原因就是探測器接近火星后聯(lián)系不上了,如日本的‘希望號’等?!?/p>

  他介紹,印度雖然擁有自己的測控網(wǎng),但探測火星主要還是依賴于國際合作。美國的測控系統(tǒng)最為有效,圍繞地球以120度為間隔布置了三個測控點,無論地球轉(zhuǎn)到哪,都能跟火星探測器保持聯(lián)系。

  北京航天飛行控制中心副主任李劍曾表示,我國已具備能支持火星探測的飛控能力。據(jù)了解,近年來我國已經(jīng)開展多項有關(guān)工作,建立深空測控站,并用嫦娥二號衛(wèi)星進行了驗證。該衛(wèi)星在今年6月時,已經(jīng)飛離地球一億公里以外。

  另一要素是運載火箭。龐之浩說,探測器要飛向火星,需達到每秒11.2公里的第二宇宙速度,這要求火箭具備足夠的運載能力。還要有極高的入軌精度,以便在途中節(jié)省軌道修正所需的燃料。

  同時他說,探測器飛往火星時,離太陽越來越遠,所受的太陽輻射強度逐漸減弱,因此要求太陽翼供電系統(tǒng)具備很高性能。

  靠近火星軌道時,因為距離遠,測控通信系統(tǒng)不僅信號弱,還有較長延時。地月之間,通信延時只有幾秒鐘,而地火之間延時最長能達到十幾分鐘。這需要探測器具備很高的自主導(dǎo)航控制能力,其制動減速的時機、力度都要提前精準計算,提前注入數(shù)據(jù)。

  “最大難點是在火星表面著陸,人們稱之為‘恐怖7分鐘’?!饼嬛普f,歐洲“火星快車”探測器所攜的獵兔犬2號著陸器,就是在著陸過程中失去聯(lián)系,導(dǎo)致任務(wù)失敗。

  對此,美國的技術(shù)已經(jīng)比較成熟。本世紀以來,其三代共4輛火星車均成功著陸,包括“火星探路者”攜帶的“旅居者”火星車,“火星漫游者”攜帶的“勇氣號”和“機遇號”火星車,“火星科學(xué)實驗室”攜帶的“好奇號”火星車。著陸方式一代比一代先進。前兩代火星車采用氣囊著陸方式,先是通過降落傘、發(fā)動機反推方式減速,落地前氣囊彈出,將探測器包裹,落到火星表面。龐之浩說,這種方式著陸后會反復(fù)彈跳,經(jīng)過一段距離后停下來,精確性較差,而且只適合體形較小的探測器?!昂闷嫣枴敝憰r則使用了“空中吊車”技術(shù),“天空起重機”像直升機一樣懸停在空中,用繩索將其垂放落地。

  他還介紹,火星表面沙塵暴非常厲害,不但能持續(xù)數(shù)月,猛烈程度更是數(shù)倍于地球上的12級臺風(fēng)。這對火星車的能源系統(tǒng)提出了很高要求,如果太陽翼設(shè)計不周,可能被沙塵暴覆蓋。美國“好奇號”采用了核動力,避免了這一危險。另外火星赤道溫度約為零下20多度,兩極在零下100多度,著陸地點要選好。美國大部分火星車落在赤道附近,可以獲得更多陽光。只有2008年登陸的“鳳凰號”選擇落在北極,在“夏天”的幾個月里開展探測,工作5個多月后,由于光照季節(jié)性減少,加上一場突如其來的沙塵暴,“鳳凰號”停止了活動。

  對于我國火星計劃,龐之浩認為應(yīng)選擇其他國家沒有到過,但有科學(xué)價值的地方進行探測,科學(xué)目標(biāo)除了能跟其他國家已經(jīng)獲得數(shù)據(jù)進行驗證,最好也能有自己的特點。

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