“绕落巡”一步到位 包为民委员详解中国首次火星探测五大亮点
2020-05-23 11:52:50

今年7月火星探测将迎来重要的发射“窗口期”,届时中国将择机实施首次火星探测任务“天问一号”。全国两会期间,记者采访全国政协委员、中国科学院院士、中国航天科技集团有限公司科技委主任包为民,详解中国首次火星探测的五大亮点。

亮点一:一次性完成“绕落巡”三步走

纵观全球航天史,人类对火星探测“情有独钟”。中国行星探测首站为何选择火星?

包为民解释称,火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一。火星探测不仅有助于探究火星生命的存在和演化过程等问题,更可借此了解地球的演化历史和预测地球的未来变化趋势,同时也为人类开辟新的生存空间寻找潜在目标。

中国首次火星探测任务将通过一次发射任务,实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标,开展火星全球性和综合性探测,并对火星表面重点地区精细巡视勘查。

在包为民看来,中国首次火星探测任务实为“弯道超车”。若能一次性完成“绕落巡”三步走,这一跨越式方案将成为全球首次。

亮点二:“恐怖7分钟”是最大难点

火星探测难点众多。从1961年至今,人类已实施火星探测活动达45次,但成功和部分成功的任务仅有22次,成功率不到50%。

中国火星探测器分为环绕器与着陆器两部分,预计在今年7月由长征五号遥四火箭发射升空。火箭将探测器发射至地火转移轨道,随后在地面测控系统的支持下进入环火椭圆轨道,运行到选定的进入窗口,探测器将进行降轨控制,释放着陆巡视器组合体。

着陆巡视器组合体成功软着陆后,火星车(即巡视器)将与着陆平台分离,开展区域巡视探测和相关的一些工程实践活动。环绕器将为火星车提供中继通信链路,并开展环绕科学探测。

包为民表示,火星探测器发射时主要看长征五号遥四火箭的表现,奔火的过程中会根据轨道的具体情况不断修正探测器的飞行方向,到达火星附近时及时刹车,这些动作必须一气呵成,否则就会飞向更远的深空。

“火星探测最大的难点在于‘恐怖7分钟’——即:再入、下降与着陆过程中,要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到零。”包为民称,这需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆。

亮点三:可工作3个火星月

为规避火星极端天气的影响,中国火星车将设置自主休眠和自主唤醒功能,可工作3个火星月,相当于地球上的92天(火星自转周期约为24小时37分钟)。值得注意的是,火星车将配置探测雷达对火星地下一定深度进行探测。

包为民表示,由于远距离数据传输的大时延,这要求火星车必须具有很高的自主能力。同时,火星光照强度小,加上火星大气对阳光的削减作用,火星车能源供给也比月球车更为困难。这些因素都使得首次火星探测任务更具难度和复杂性。

亮点四:13种载荷完成5大科学目标

中国首次火星探测任务设定了五大科学目标,主要涉及空间环境、形貌特征、表层结构等研究。为此,火星探测器搭载了13种有效载荷,其中环绕器上7种、着陆器上6种。

届时,着陆器上携带的6种载荷可对民众关注的科学问题开展探测。“火星车还携带了大气环境测试仪,可以获取火星温度、风力等信息,老百姓将可直观地了解火星和地球环境的异同。”包为民说。

亮点五:三国探测器“同台竞技”

大约每隔26个月,地球与火星会运行至最近的位置,此时发射探测器将节省大量燃料,2020年即是火星探测活动的“窗口期”。今年的火星探测,中美阿三国探测器将“同台竞技”。

除中国“天问一号”以外,今年飞向火星的还有美国的“毅力号”火星车和阿联酋的“希望”火星探测器。原定在今年发射的欧洲与俄罗斯合作的ExoMars火星漫游车已宣布推迟到2022年发射。

“2030年前后,中国还将实施火星采样返回、木星系探测等任务,目前正在开展关键技术研究,为工程实施做准备,中国航天人将为完善人类对宇宙深空的认识而不懈奋斗。”包为民说。

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