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圖①：“天問一号”探測器成(chéng)功發(fā)射。 |
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圖②：“天問一号”火星車示意圖。 |
核心閱讀
7月23日，我國(guó)首次火星探測任務“天問一号”探測器在中國(guó)文昌航天發(fā)射場啓程。随著(zhe)長(cháng)征五号遙四火箭的點火升空，我國(guó)拉開(kāi)了向(xiàng)更遙遠的深空探測的序幕。我國(guó)將(jiāng)通過(guò)一次發(fā)射，實現“繞、著(zhe)、巡”三大任務，這(zhè)在世界航天史上尚屬首次。
我國(guó)首次火星探測任務“天問一号”正式啓航，“天問一号”探測器將(jiāng)在地火轉移軌道(dào)飛行約7個月後(hòu)，到達火星附近，通過(guò)“刹車”完成(chéng)火星捕獲，進(jìn)入環火軌道(dào)，并擇機開(kāi)展著(zhe)陸、巡視等任務，進(jìn)行火星科學(xué)探測。
爲什麼(me)去火星
最近20多年以來，幾乎每一個發(fā)射窗口都(dōu)有火星探測器發(fā)射。今年7月，就(jiù)有3個國(guó)家計劃實施火星探測任務。人們爲什麼(me)對(duì)火星情有獨鍾？
中國(guó)首次火星探測任務新聞發(fā)言人、國(guó)家航天局探月與航天工程中心副主任劉彤傑表示，火星一直是人類走出地月系統開(kāi)展深空探測的首選目标。以往的探測發(fā)現了存在水的證據，火星上是否存在孕育生命條件以及火星是地球的過(guò)去還(hái)是地球的未來，成(chéng)爲火星研究重大科學(xué)問題。研究火星對(duì)認識地球演變具有非常重要的比較意義。
國(guó)家航天局探月與航天工程中心深空探測總體部部長(cháng)耿言介紹，太陽系共有八大行星，火星的自然條件與地球最爲類似。
從工程實踐來看，火星探測相對(duì)于其他的行星探測也更容易實現。再從任務周期來看，金星、火星作爲地球的鄰居，飛行時(shí)間大約需要6—10個月。而木星則需要飛行7年，水星也需要花費數年時(shí)間。
最難的環節是什麼(me)
中國(guó)首次火星探測任務總設計師張榮橋此前接受記者采訪時(shí)表示，火星探測工程的最大特點，是距離遠、環境新。
“火星離地球最遠4億公裡(lǐ)，從地面(miàn)上發(fā)送一種(zhǒng)指令，探測器要在23分鍾後(hòu)才能(néng)執行，這(zhè)就(jiù)給我們的測量、控制帶來了新的難題。”張榮橋說(shuō)，第二個挑戰是環境新。“航天器設計的邏輯是先了解要去的環境，通過(guò)各種(zhǒng)技術、手段、措施來保障航天器适應這(zhè)個環境，但深空探測的特點是要去一個尚不确知的環境。盡管我們已成(chéng)功實現月球的軟著(zhe)陸，但火星和月球的環境截然不同，給探測器的設計帶來很大難度。”
專家介紹，火星探測的關鍵環節非常多，發(fā)射段、捕獲段、兩(liǎng)器分離、著(zhe)陸過(guò)程中氣動減速等等，每一個環節都(dōu)面(miàn)臨各種(zhǒng)挑戰。其中最爲關鍵和核心之處，就(jiù)是探測器進(jìn)入火星大氣後(hòu)的著(zhe)陸過(guò)程。由于地球與火星距離遙遠，整個過(guò)程無法由地面(miàn)實時(shí)控制，必須依靠探測器自主完成(chéng)。這(zhè)一過(guò)程被人們形容爲“黑色7分鍾”。
據介紹，著(zhe)陸器進(jìn)入火星大氣層的速度高達18000千米/小時(shí)。超高速摩擦將(jiāng)會(huì)産生高溫，經(jīng)曆了上千攝氏度高溫的考驗後(hòu)，降落傘將(jiāng)幫助火星車進(jìn)行減速。随後(hòu)火星車將(jiāng)開(kāi)啓全自動駕駛模式，自主完成(chéng)減速、懸停，避開(kāi)火星表面(miàn)複雜地形後(hòu)，緩緩降落至火星表面(miàn)。
航天科技集團五院火星探測器總設計師孫澤洲說(shuō)，此次我國(guó)火星探測任務起(qǐ)點高，技術跨度大，探測器研制中關聯性異常複雜。“這(zhè)次任務最核心、最難的地方，就(jiù)是探測器進(jìn)入火星大氣後(hòu)氣動外形和降落傘減速的過(guò)程，隻有一次機會(huì)，必須确保成(chéng)功”。
火星車著(zhe)陸後(hòu)幹什麼(me)
探測器分爲環繞器和著(zhe)陸巡視器。劉彤傑介紹，著(zhe)陸巡視器將(jiāng)在火星烏托邦平原南部預定區域實施軟著(zhe)陸。“到達火星不是目的，盡可能(néng)獲得有效科學(xué)探測數據才是目标。”據介紹，圍繞火星環繞的環繞器搭載了7台科學(xué)儀器，火星車則攜帶了6台載荷。
對(duì)于環繞器與著(zhe)陸器將(jiāng)開(kāi)展的探測工作，專家做了形象的歸納：照相，去了之後(hòu)總要看看火星長(cháng)啥樣，傳回火星圖像；測物質，火星表面(miàn)有什麼(me)物質，構成(chéng)成(chéng)分是什麼(me)；測環境，攜帶的這(zhè)類儀器數量最多，探測火星的磁場環境、離子與中性粒子、高能(néng)離子等情況；看内部，盡管隻是探測淺層的地質結構，也是大家關注的焦點，火星地下的分層結構如何，到底有沒(méi)有水冰的存在等；看氣象，火星上的溫度變化到底怎麼(me)樣，可以測風、測溫、測氣壓，還(hái)能(néng)聽聽火星上的聲音什麼(me)樣。
張榮橋表示，我國(guó)首次火星探測任務2016年正式立項，經(jīng)業界專家分析研判，最後(hòu)提出一步實現“繞、著(zhe)、巡”的工程目标。“這(zhè)樣的目标對(duì)我們來講有難度，但是大家努努力、踮踮腳、伸伸手還(hái)是有可能(néng)實現的。通過(guò)這(zhè)次任務的實施，在火星使命牽引下的新一輪創新，對(duì)實現航天技術領域新跨越、推動我國(guó)由航天大國(guó)走向(xiàng)航天強國(guó)意義重大。”
深空探測下一步怎麼(me)走
專家分析，探月工程的經(jīng)驗，以及大推力運載火箭、超1億公裡(lǐ)測控等技術的突破，都(dōu)爲火星探測任務奠定了堅實基礎。
值得一提的是，長(cháng)五遙四運載火箭的整流罩上都(dōu)噴塗了與我國(guó)開(kāi)展航天國(guó)際合作的國(guó)家和國(guó)際組織航天機構的标識。國(guó)家航天局局長(cháng)張克儉對(duì)此表示，火星探測作爲開(kāi)放性的科學(xué)探索平台，包括港澳地區高校在内的全國(guó)多地研究機構積極參與了研制過(guò)程，我國(guó)也與歐空局、法國(guó)、奧地利、阿根廷等國(guó)家和組織開(kāi)展了多項合作。國(guó)家航天局已經(jīng)與40多個國(guó)家簽署了100多份合作協議。張克儉說(shuō)，“國(guó)家航天局願意與發(fā)達國(guó)家、航天大國(guó)進(jìn)行合作，也願意和一些發(fā)展中國(guó)家合作。中國(guó)願意與其他國(guó)家共享航天技術，促進(jìn)全球的合作和發(fā)展。”
火星探索的起(qǐ)步，代表了中國(guó)在深空探索領域已确定了下一個方向(xiàng)，中國(guó)的行星探測形成(chéng)了整體概念。
據透露，“天問”系列探測任務還(hái)將(jiāng)繼續，我國(guó)計劃在2030年開(kāi)展第二次火星探測任務，也會(huì)繼續推動小行星探測和木星、土星等更遠星球的探測工程。
國(guó)家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠描繪了深空探測的未來：“除了行星探測，深空探測還(hái)包括月球探測和太陽探測。今年，我國(guó)將(jiāng)發(fā)射嫦娥五号進(jìn)行月面(miàn)采樣返回，這(zhè)是我國(guó)探月工程三期的收官之戰，後(hòu)續還(hái)將(jiāng)探測月球南極，已規劃嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号等任務，未來也期待與國(guó)際同行合作，建立月球科研站。同時(shí)，對(duì)太陽的探測也會(huì)采取多種(zhǒng)方式進(jìn)行。”
版式設計：沈亦伶
《 人民日報 》（ 2020年07月24日 07 版）
