“天問一號(hào)”面臨“同臺(tái)競(jìng)技”

代表委員詳解中國首次火星探測(cè)

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

今年全國兩會(huì)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(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”的亮點(diǎn)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(tuán)五院黨委書記趙小津在接受記者采訪時(shí)說，我國首次火星探測(cè)任務(wù)將通過一次發(fā)射任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的“環(huán)繞、著陸、巡視”3個(gè)目標(biāo)，開展火星全球性和綜合性探測(cè)，并對(duì)火星表面重點(diǎn)地區(qū)精細(xì)巡視勘查。

“一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)環(huán)繞、著陸、巡視3個(gè)目標(biāo)，這是其他國家火星探測(cè)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(cè)任務(wù)沒有簡單重復(fù)其他國家火星探測(cè)的老路，起點(diǎn)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(tuán)科技委主任包為民也認(rèn)為，我國首次火星探測(cè)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(jìn)一步縮短我國與美國、俄羅斯等在深空探測(cè)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?；鹦翘綔y(cè)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(cè)地球的未來變化趨勢(shì)，同時(shí)也為人類開辟新的生存空間尋找潛在目標(biāo)。

據(jù)他介紹，我國首次火星探測(cè)任務(wù)設(shè)定了五大科學(xué)目標(biāo)，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(cè)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(shí)，著陸器上攜帶的6種載荷將對(duì)相關(guān)科學(xué)問題開展探測(cè)。包為民說，火星車還攜帶了大氣環(huán)境測(cè)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(xiǎn)的7分鐘

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

包為民說，大約每隔26個(gè)月，地球與火星會(huì)運(yùn)行至最近的位置，此時(shí)發(fā)射探測(cè)器將節(jié)省大量燃料。2020年7月即是火星探測(cè)活動(dòng)的“窗口期”，多國的探測(cè)器將“同臺(tái)競(jìng)技”。

不過，從1961年至今，人類已實(shí)施火星探測(cè)活動(dòng)達(dá)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%?；鹦翘綔y(cè)的難度可見一斑。

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

據(jù)他介紹，火星探測(cè)器發(fā)射時(shí)，主要看長征五號(hào)遙四火箭的表現(xiàn)，“奔火”的過程中，科技人員會(huì)根據(jù)軌道的具體情況，不斷修正探測(cè)器的飛行方向，“到達(dá)火星附近時(shí)及時(shí)剎車，這些動(dòng)作必須一氣呵成，否則就會(huì)‘滑’向更遠(yuǎn)的深空。”

具體來看，火箭將探測(cè)器發(fā)射至地火轉(zhuǎn)移軌道，隨后在地面測(cè)控系統(tǒng)的支持下進(jìn)入環(huán)火橢圓軌道，運(yùn)行到選定的進(jìn)入窗口，探測(cè)器將進(jìn)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(tái)分離，開展區(qū)域巡視探測(cè)和相關(guān)的一些工程實(shí)踐活動(dòng)。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(cè)。

這其中，最大的難點(diǎn)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(cè)器的時(shí)速從兩萬千米降低到零。

“這是最兇險(xiǎn)，也最激動(dòng)人心的時(shí)刻。”趙小津說，由于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇髸r(shí)延，這要求火星車必須具有很高的自主能力。同時(shí)，火星光照強(qiáng)度小，加上火星大氣對(duì)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(cè)任務(wù)更具難度和復(fù)雜性。

人什么時(shí)候能去

當(dāng)然，至于著陸之后，中國火星車會(huì)遇到什么地形，能否安全行駛到火星表面，火星塵暴來臨時(shí)，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(gè)備受關(guān)注的問題是：“人類什么時(shí)候能去火星?”

5月8日，我國新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙成功著陸，試驗(yàn)取得圓滿成功。全國人大代表、中國航天科技集團(tuán)五院載人航天工程載人飛船系統(tǒng)總設(shè)計(jì)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(yàn)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(cè)、空間站運(yùn)營等任務(wù)需求而論證的具有國際先進(jìn)水平的新一代天地往返運(yùn)輸飛行器。

既然可以載人登月，那能否載人登火——飛得更遠(yuǎn)點(diǎn)，去探測(cè)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(jìn)行的新飛船試驗(yàn)中就有一項(xiàng)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(jìn)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(jìn)。

當(dāng)然，目前來看載人登火還比較遙遠(yuǎn)，畢竟載人登月的計(jì)劃還未向社會(huì)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(shí)施火星采樣返回、木星系探測(cè)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(cè)