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2020年4月27日
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侠客岛:火星,中国来了

“天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?”——这是两千多年前,诗人屈原对天的大哉问。

两千多年后,在新中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功50周年、第五个中国航天日到来之际,中华民族的“天问”征途又有了新目标——

火星。

侠客岛:火星,中国来了

中国行星探测任务被正式命名为“天问系列”(图源:国家航天局官网)

“天问”

4月24日,国家航天局宣布,将中国行星探测任务正式命名为“天问系列”,将中国首次火星探测任务命名为“天问一号”。

国家航天局称,中国行星探测工程作为一个整体概念,将使用同一个主标识“揽星九天”。“天问一号”的标识在“揽星九天”图案和“中国行星探测”下方标明“MARS”字样,意味着火星任务系行星探测工程的第一步;与此同时,中国的目光也将投向超越火星的更远行星。

按照计划,2020年,我国将通过长征五号发射火星探测器,并通过一次发射实现“绕、落、巡”(火星环绕、着陆和巡视探测)三大任务,这在世界航天史上尚属首次。

为什么将“天问”第一步落于火星?

有关专家介绍,在太阳系的八大行星中,火星与地球距离较近、二者有着相似的自转周期、火星上还有春夏秋冬四季更迭;2018年,科学家还在火星南极冰盖下发现了液态水的存在证据。

因此,通过发射探测器了解火星状况、获取信息,能够帮助人类更好地研究地球的演变与未来发展,并以此为起点,发掘地球之外其他适宜生命孕育的星球。

在此过程中,探索火星上的生命存在,研究火星磁场长期演变、火星大气和气候演化、火星地形地貌特征与分区,都具有重要科学意义。

侠客岛:火星,中国来了

中国第一个火星探测器外观设计构型图(图源:国家航天局官网)

侠客岛:火星,中国来了

中国首次火星探测任务标识(图源:新华社)

难度

在科研人员看来,此次火星探测是一次不小的挑战。

国家航天局总工程师葛小春称,这次火星探测任务的研制时间很紧,并且地(球)火(星)距离远,通讯延时大,行星空间环境复杂,火星表面地形地貌陌生,难度可想而知。

时间上,由于地球与火星的相对位置在不断变化中,为了让探测器顺利抵达火星,要抓住每26个月才有一次的“火星冲日”(此时地火距离最近)发射窗口,错过了今年,下次就只能等到两年多之后;

距离上,地月平均距离为38万公里,而地火最近距离为5500万公里,最远为3亿-4亿公里,有人比喻,让火星探测器精准着陆,难度相当于“从巴黎击出一只高尔夫球,落在东京的一个洞里”;

此外,地火距离还将带来至少10分钟的信号延时,航天专家庞之浩表示,“探测器进入火星轨道和着陆的那段关键时间,只能依靠研究人员提前输入数据,由探测器进行自主判断,相当于‘盲降’”;

中国航天科技集团五院火星探测器总体主任设计师王闯则称,中国首次实施火星探测任务,对火星的环境,特别是大气等参数所知甚少,“相当于我们到了一个完全未知的环境,然后实施探测,挑战很大”。

一位资深科学人士告诉岛妹,火星探测至少需要如下技术准备工作

“需要大推力的运载火箭将探测器加速到第二宇宙速度11.2千米/秒从而离开地球;

对长达数月的星际航行实施精确的轨道测定;

对探测器实施巡航段维护和管理,确保其在到达火星时仍能正常工作;

实施超远距离的测控和通信,接收来自数亿公里远的火星探测器发回的微弱信号;

此外,还需要探测器具备很强的自主姿态控制和运行能力。”

每一项都挑战重重。但专家认为,有探月工程连战连捷的经验,以及大推力运载火箭、超1亿公里测控等技术的突破,中国的火星探测起点并不低。

侠客岛:火星,中国来了

火星图片(图源:NYT)

深空

2019年11月14日,在河北怀来的地外天体着陆综合试验场,中国火星探测任务着陆器悬停避障试验成功。

相关技术人员告诉岛妹,“探测器发射后,大约需要7个月左右的时间飞抵火星,最后在火星降落只有7分钟的时间”。该次试验模拟了着陆器在火星环境下悬停、避障、缓速下降的过程,对其设计正确性进行了综合验证。

国家航天局系统工程司相关负责人此前介绍,2020年发射的火星探测器,预计2021年到达火星;其后,计划在2028年左右进行第二次火星探测任务;此外,我国还计划进行小行星探测、木星系探测等工程。

“天问系列”名称、首次任务名称的确定,也正式标志着中国行星探测形成了整体概念,中国太空探索跨入了新里程。

自1970年4月24日中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功后,中国航天一路艰辛,也一路辉煌。

十八大以来,天宫一号与神舟十号载人飞行任务圆满成功、天宫二号和神舟十一号载人飞行任务圆满成功、探月工程嫦娥三号、嫦娥四号任务圆满成功;2019年,中国航天领域发射次数最终定格在34次,连续两年成为全球年度航天发射次数最多的国家;2020年,中国将继续实施月球探测工程,空间站飞行任务也将拉开序幕。

这一系列自主创新的科技成果,见证了中国航天事业的飞速发展,也体现了面向国家重大需求,瞄准“深空”的民族梦想。

4月23日,习近平总书记在给参与“东方红一号”任务的老科学家回信中表示:“不管条件如何变化,自力更生、艰苦奋斗的志气不能丢。新时代的航天工作者要以老一代航天人为榜样,大力弘扬‘两弹一星’精神,敢于战胜一切艰难险阻,勇于攀登航天科技高峰,让中国人探索太空的脚步迈得更稳更远,早日实现建设航天强国的伟大梦想。”

宇宙浩瀚,星空灿烂。这一次,遍布着沙丘砾石的红色星球,将成为中国航天人的下一步;这一征途,也将永无止境。

文/点苍居士

资料/云中歌

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