“天問一號”面臨“同臺競技”

代表委員詳解中國首次火星探測

2020年7月，備受矚目的火星探測將迎來發(fā)射“窗口期”，屆時，包括中國“天問一號”、美國“毅力號”和阿聯(lián)酋“希望號”在內(nèi)的多國火星探測器，將“同臺競技”奔向火星。

今年全國兩會期間，來自航天領(lǐng)域的多位全國政協(xié)委員、全國人大代表詳解我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”的亮點及未來相關(guān)設(shè)想。

不走他國老路

全國政協(xié)委員、中國航天科技集團五院黨委書記趙小津在接受記者采訪時說，我國首次火星探測任務(wù)將通過一次發(fā)射任務(wù)，實現(xiàn)對火星的“環(huán)繞、著陸、巡視”3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(qū)精細巡視勘查。

“一次發(fā)射實現(xiàn)環(huán)繞、著陸、巡視3個目標，這是其他國家火星探測任務(wù)從沒有過的，面臨的挑戰(zhàn)也是前所未有的。”趙小津說。

在他看來，這次火星探測任務(wù)沒有簡單重復(fù)其他國家火星探測的老路，起點設(shè)置很高，體現(xiàn)了我國航天技術(shù)的發(fā)展水平，以及航天工程技術(shù)人員的自信。

全國政協(xié)委員、中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團科技委主任包為民也認為，我國首次火星探測任務(wù)稱得上是“彎道超車”，如果能一次性完成“繞落巡”三步走，這一跨越式方案將成為全球首次，進一步縮短我國與美國、俄羅斯等在深空探測技術(shù)方面的差距。

包為民說，火星是太陽系中距離地球較近、自然環(huán)境與地球最為類似的行星之一。火星探測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(yù)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。

據(jù)他介紹，我國首次火星探測任務(wù)設(shè)定了五大科學(xué)目標，主要涉及空間環(huán)境、形貌特征、表層結(jié)構(gòu)等研究。為此，火星探測器搭載了13種有效載荷，其中環(huán)繞器上7種、著陸器上6種。

屆時，著陸器上攜帶的6種載荷將對相關(guān)科學(xué)問題開展探測。包為民說，火星車還攜帶了大氣環(huán)境測試儀，可以獲取火星溫度、風(fēng)力等信息，人們可直觀地了解火星和地球環(huán)境的異同。

最兇險的7分鐘

今年，除了我國的“天問一號”，計劃飛向火星的還有美國的“毅力號”火星車和阿聯(lián)酋的“希望”火星探測器。

包為民說，大約每隔26個月，地球與火星會運行至最近的位置，此時發(fā)射探測器將節(jié)省大量燃料。2020年7月即是火星探測活動的“窗口期”，多國的探測器將“同臺競技”。

不過，從1961年至今，人類已實施火星探測活動達40多次，但成功和部分成功的任務(wù)僅有20多次，成功率不到50%。其中著陸任務(wù)17次，成功8次，成功率47.1%。火星探測的難度可見一斑。

趙小津說，我國火星探測器分為環(huán)繞器與著陸器兩部分，預(yù)計在今年7月由長征五號遙四火箭發(fā)射升空。

據(jù)他介紹，火星探測器發(fā)射時，主要看長征五號遙四火箭的表現(xiàn)，“奔火”的過程中，科技人員會根據(jù)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‘滑’向更遠的深空。”

具體來看，火箭將探測器發(fā)射至地火轉(zhuǎn)移軌道，隨后在地面測控系統(tǒng)的支持下進入環(huán)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(qū)域巡視探測和相關(guān)的一些工程實踐活動。環(huán)繞器將為火星車提供中繼通信鏈路，并開展環(huán)繞科學(xué)探測。

這其中，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(nèi)將探測器的時速從兩萬千米降低到零。

“這是最兇險，也最激動人心的時刻。”趙小津說，由于遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇髸r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(wù)更具難度和復(fù)雜性。

人什么時候能去

當然，至于著陸之后，中國火星車會遇到什么地形，能否安全行駛到火星表面，火星塵暴來臨時，火星車有什么手段躲避?趙小津說，這些都值得人們拭目以待。

另一個備受關(guān)注的問題是：“人類什么時候能去火星?”

5月8日，我國新一代載人飛船試驗船返回艙成功著陸，試驗取得圓滿成功。全國人大代表、中國航天科技集團五院載人航天工程載人飛船系統(tǒng)總設(shè)計師張柏楠說，從5月5日成功發(fā)射到5月8日安全返回，新一代載人飛船試驗船的表現(xiàn)堪稱完美，鋪就了通往太空的新“天路”。

說起這艘新飛船，被談及最多的就是載人登月——這是面向我國載人月球探測、空間站運營等任務(wù)需求而論證的具有國際先進水平的新一代天地往返運輸飛行器。

既然可以載人登月，那能否載人登火——飛得更遠點，去探測火星?

張柏楠說，載人登月和載人去火星，都是第二宇宙速度返回，只要具備了載人登月能力，一般來講就具備去火星的能力。

值得一提的是，今年5月進行的新飛船試驗中就有一項技術(shù)，不僅適用于月地返回跳躍式再入、地球軌道直接再入，也可應(yīng)用于火星進入與火星大氣捕獲、大升力體初始再入等。張柏楠說，科技人員下一步還將持續(xù)開展有關(guān)技術(shù)研究，使其應(yīng)用向智能自主方向邁進。

當然，目前來看載人登火還比較遙遠，畢竟載人登月的計劃還未向社會正式公開。短期內(nèi)，我們能看到的，是火星采樣返回。

包為民說，2030年前后，我國將實施火星采樣返回、木星系探測等任務(wù)，目前正在開展關(guān)鍵技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞： 中國首次火星探測