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中国探火“绕”、“落”、“巡”一次完成

时间:2015年07月30日 信息来源:本站原创 点击:734 字体:


珠海航展中展出的我国未来火星探测器模型

核心提示在2014年的珠海航展上,2号航天馆大厅中央展出了火星探测器系统实体模型:银光闪亮的火星着陆巡视器、伸展着8个支架的着陆器以及“飞翔”在空中的火星探测环绕器,吸引了国内外众多关注,国人甚至在网上还兴起了一轮为中国火星探测器取名字的讨论热潮。

那么,人类为什么要探测火星?目前已经取得了哪些探测进展?中国未来的火星探测之路将怎么走?

深空探测价值几何

深空探测是指航天器脱离地球引力场,进入太阳系空间或更远的宇宙空间进行探测。现在世界范围内的深空探测主要包括对月球、金星、火星、木星、小行星等太阳系星体。

当下,由克里斯托弗·诺兰导演、火爆荧屏的电影《星际穿越》,凭借超震撼的视觉效果和对浩瀚宇宙的无限想象,在全球范围内又掀起一轮宇宙探索新热潮。

生存!从非电影的角度来看,《星际穿越》揭示了人类深空探测的一大原因:为未来地球上的人类寻找适合生存的空间。因为自然环境比较接近,火星可能是人类进行太空移民的第一选择。而人类移民火星需要漫长的时间来实现,如果没有现在的基础探索,真到了未来危机出现的那一天,我们还来得及吗?

此外,技术牵引、辐射与带动,经济、社会价值与人民福祉,国家梦想、尊严与地位,这些看似远离个体但又不可替代的内容,也是深空探测的意义所在。而火星,这个已知和地球自然条件最接近的星球,一直是人类深空探测的最佳目标。

各国火星探测水平参差不齐

火星是太阳系八大行星之一,也是除了金星以外,距离地球最近的行星。火星赤道平面与公转轨道平面的交角非常接近于地球,这使它也有类似地球的四季交替。同时,火星的自转周期为24小时37分,这使火星上的一天几乎和地球上的一样长。到目前为止,火星是除了地球以外人类了解最多的行星。

截至2014年,全世界共有美国、苏联/俄罗斯、欧洲、日本、印度、中国等国家和地区开展过43次火星探测尝试,有超过30枚探测器到达过火星。

相对于月球探测来说,火星探测具有发射窗口少、火箭推力要求高、飞行时间长、测控通信困难、着陆困难等特点。这些特点使得人类的火星探测之路充满了坎坷,大约2/3的探测器,特别是早期发射的探测器,都没有能够成功完成它们的使命。

目前,在世界火星探测的国家队中,综合实力呈现阶梯式分布态势。美国、俄罗斯无疑是第一梯队,采用了系列化、多批次、渐进式发展模式,两国无论是是在发射次数、成功概率还是在技术水平、取得成果方面都遥遥领先,积累了丰富的经验和教训。

而今年刚刚实现火星探测的印度只能算是一个初来乍到的“新兵”。受整体航天实力的制约,印度此次火星探测任务中使用的极地轨道运载火箭近地轨道运载能力只有3吨,迫使探测器采用极其复杂和耗时的方式进入火星轨道。火箭运载能力不足是印度火星探测的一大软肋。

此外,为了达到飞抵火星的目的,印度“曼加里安”探测器进行了最大限度的简化,只能执行绕火星飞行任务,其携带的有效载荷总质量仅为15公斤,仅可执行单一的火星光学成像、气候环境等任务,而这些都是美国、俄罗斯火星探测器早已经完成过的任务。

中国如何走火星探测之路

中国何时开展火星探测?虽然目前官方尚未公布明确的计划,但从本届珠海航展上中国航天科技集团公司展台上播出的探火宣传片中可略知一二。宣传片中显示,中国将在2020年前后实现火星着陆巡视。而在此前,中国航天科技集团公司五院月球探测总指挥顾问兼总设计师顾问、中科院院士叶培建也曾多次在政协会议上呼吁,中国应尽快开展火星探测。中国航天科技集团公司一院运载火箭系列原总设计师兼总指挥、中国工程院院士龙乐豪在接受记者采访时也表示,中国火箭的运载能力能够满足火星探测任务要求。

中国未来如何实施火星探测?从珠海航展公开展出的模型看,未来的中国火星探测器系统由环绕器和着陆巡视器组成,整个系统的起点与技术含量非常高。从国际上探火的相关技术装备出发,可以这样设想,环绕器将携带着陆巡视器完成地火转移飞行和近火制动,进入近火轨道后择机释放着陆巡视器,开展环绕科学探测,并为巡视器提供中继通信链路。着陆巡视器将利用降落伞加软支腿,实现火星表面的软着陆,并分离释放火星车,开展巡视科学探测。从而实现火星环绕探测和巡视探测,获取自主火星探测科学数据,实现深空探测技术的跨越。

珠海航展上公布的信息显示,中国未来的火星探测计划将一次完成“绕”、“落”、“巡”三大组合任务,呈现一次有限投入、达成多项研究目标的鲜明特点。截至目前,国外的火星单次探测都只是完成了其中一个环节。这意味着未来我国的火星探测计划既不会沿袭美国、俄罗斯、欧洲等国家和地区的火星探测老路,也不会像印度那样为了获得亚洲第一的头衔而“轻装上阵”,而是按照国情和自己的节奏,遵循有所为、有所不为发展原则,走高起点、低投入、重含量、重效益,有限、适度发展的中国特色火星探测之路。

宇航先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的墓志铭上镌刻着这样一句话:“地球是人类的摇篮,但是人类不能永远生活在摇篮里,开始他将小心翼翼地穿出大气层,然后便去征服太阳系。”

在浩瀚的宇宙中,地球就像一个孤独的孩子。太空中还有“别人”吗?从第一个仰望星空的人开始,人类就没有停止过对地球外生命的探索。而火星这个神秘而又充满诱惑的地球邻居,终究会迎来中国人的敲门声!(单文杰 李东昊/文 逢春/摄)

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