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七问我国首颗火星探测器

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 京华时报   发布者:商西
热度92票  浏览195次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年11月10日 18:12

萤火一号”征程示意图 制图/CFP

  本报讯 北京时间昨天凌晨4点16分,中国首颗火星探测器“萤火一号”搭载在俄罗斯“福布斯-土壤”探测器内部,由俄罗斯天顶号运载火箭在哈萨克斯坦拜科努尔发射场发射升空。之后星箭正常分离,将探测器和上面级组合体送入预定轨道。然而随后不久,俄罗斯联邦航天署署长波波夫金宣布,“福布斯-土壤”探测器及其所搭载的“萤火一号”火星探测器在飞行过程中出现意外,没有按计划实现变轨,未能如约奔赴火星,目前仍处于近地轨道

  据俄罗斯联邦航天署发布的消息,将“萤火一号”和“福布斯-土壤”送入太空的是俄罗斯“天顶-2SB”运载火箭。按计划,火箭发射升空688秒后,“福布斯-土壤”探测器与“天顶-2SB”运载火箭的第二级脱离。安装在“福布斯-土壤”探测器上的主发动机将在此后启动,并通过3次点火将两个探测器送入飞往火星的轨道。全部飞行过程将历时300天左右。到达火星后,“萤火一号”将与“福布斯-土壤”探测器分道扬镳,开始自主飞行,开展我国首次火星探测。

  俄塔社援引俄罗斯联邦航天署署长波波夫金的话说,“福布斯-土壤”探测器目前仍然处于近地轨道,其主发动机一直没有启动,燃料箱也没有与探测器脱离。波波夫金说,导致出现意外情况出现的原因显然在探测器的控制系统。俄航天部门应该还有3天时间对探测器的飞行状态进行调整。

  据介绍,该探测火星计划是中俄两国政府间合作项目。“萤火一号”由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院抓总研制,携带等离子体探测包、磁强计、掩星接收机、光学成像仪等四种探测仪器。“萤火一号”原计划2009年10月发射,后因俄方采集火星土壤样品的取土器需改进,研制计划推迟,发射随之推迟至今年。

  目前,我国飞行最远的航天器是嫦娥二号,今年8月25日进入太阳与地球引力平衡点——拉格朗日L2点。“萤火一号”的飞行距离大约是嫦娥二号的200倍,按计划将穿越3.5亿~4亿公里漫漫旅途向火星进发。

  ■“萤火”七问

  “借船出海”能节省时间资金

  1 “萤火一号”为何搭俄“顺风车”?

  中科院国家空间科学中心主任、“萤火一号”工程应用首席科学家吴季此前表示,对于中国来说,在还没有建立起真正的深空测控网之前,借用俄罗斯的探测器一同飞往火星,并开展联合探测,可将我国科学家利用自主的探测数据、深入开展对火星研究的时间提前。

  航天专家庞之浩也认为,我国作为探测火星的“新手”,“萤火一号”此番“借船出海”能节省资金、借鉴他国成熟经验,获得国外深空测控网的帮助。

  “沉睡”到达火星后独立工作

  2 “萤火一号”探测火星一共分几步?

  航天专家庞之浩说,按原计划,“萤火一号”的飞行大致有环绕地球、地火巡航、环绕火星三个飞行阶段。在到达火星之前,“萤火一号”将一直处于“沉睡”状态,两者通过电缆连接,“萤火一号”的能量由“福布斯-土壤”供给。

  按计划,“萤火一号”随俄罗斯火箭升空后,将由“福布斯-土壤”带领,在距地面200公里的圆形轨道飞行4小时,后变轨至距离地面1万公里的过渡轨道,绕大椭圆一圈,经26小时的无动力飞行后,主发动机点火,两个探测器将彻底告别地球,进入地火轨道。

  “这是一条双曲线轨道,飞行时间很长,大概需要300天。”庞之浩说,经历10个月左右的联合飞行后,两个探测器将在火星引力作用下,进入环绕火星的轨道,一起飞行3天后分离,“萤火一号”进入在轨测试和在轨运行阶段,太阳能帆板展开,并开始进行独立探测。

  如变成地球卫星将丧失作用

  3 “萤火一号”将面临怎样的命运?

  庞之浩说,之前也有过火星探测器经调整后重新入轨并成功的案例,但这样的案例很罕见。从目前的消息来看,“福布斯-土壤”探测器进入地火轨道失败,尝试几次点火都不成功。以窗口期限、电池存量等考虑,它还有3天时间可以调整飞行状态。目前应该出几个方案,从可能性最大的方案开始实施。

  庞之浩说,如果不成,“萤火一号”就会跟着“福布斯-土壤”探测器一起绕地飞行,变成地球卫星,但其功能全部按火星探测设计,“如果变成地球卫星,也就丧失了作用。”

  4 “萤火一号”

  中国志在探索 火星空间环境

  最大特色是什么?

  从外表上看,“萤火一号”的显著特点是“小”。吴季曾坦言,其在技术上最大的挑战便是“小”,因受俄方发射重量的限制,“萤火一号”之轻,实属罕见。载荷小、距离远、任务重,“萤火”实为不易。

  从轨道上看,与其他探测器大都在火星近地面极地轨道飞行不同,“萤火一号”计划沿近火点800公里、远火点80000公里、轨道倾角正负5度的大椭圆轨道运行。庞之浩解释说,这与它肩负的使命息息相关。

  此前的火星探测,主要围绕火星上有没有生命、有没有水而展开,低轨道能更好地观测火星全球。“萤火”此行,主要为空间探测、大气探测而去,填补当前人类对火星高层大气、电离层、磁层环境、太阳风等相互作用的了解空白。

  “这个轨道设计很新颖,能让‘萤火’在与地球、与‘福布斯’之间发送信息时,信号的传输路径都切入火星大气层,这样一来,就能试验火星大气环境对信号的干扰。”庞之浩说。

  从地球奔赴火星“道阻且长”

  5 火星为何被称为“航天器的坟墓”?

  在人类探测火星的历程中,有无数“殉道者”。据庞之浩介绍,目前全世界已累计发射41颗火星探测器,只有20颗成功,胜算不到一半。

  为何成功率如此之低?因这条路“道阻且长”。庞之浩说,此前失败的火星探测器,大都没能成功进入火星轨道,或失去联系,或着陆失败。“萤火一号”此番行程,也面临众多严峻考验。

  首当其冲的,便是远距离飞行,庞之浩介绍,地火轨道十分复杂,空间环境险恶,在这一过程中,探测器一方面因远距离飞行,信号强烈衰减,不能随时与地面保持联系,还随时可能遭受“空间碎片”、“太阳风暴”等袭击,旅途可谓荆棘遍布。

  即使成功抵达火星轨道,危险也远未减少。因火星地表起伏大,磁场分布十分不均匀,给飞行带来不稳定因素,需时时调整。更可怕的是,探测器必须经历“长火影”考验,即在火星轨道飞行期间,长时间处于阴影区,没有光照,就没有能量源和热量源,温度降至零下200度,一不小心就可能被“冻死”。此外,火星风大、沙尘暴大,如果着陆,还要谨防动力装置被沙尘覆盖后掩埋,否则将寸步难行。

  后年独立发射火星探测卫星

  6 我国将于何时独立探测火星?

  据介绍,我国火星探测计划分三步进行:第一步是实施火星环绕探测,并开展软着陆技术验证;第二步是实施火星软着陆,开展火星就位探测;第三步是实施火星无人采样返回。三步简称“绕”、“落”、“回”,“萤火一号”是第一步。

  空间技术专家戚发轫院士今年初接受媒体采访时曾透露,我国计划于2013年,独立发射首颗火星探测卫星。

  “我国下一次探测火星将是完全自主的火星探测,但也会同时邀请国际合作伙伴参与,共同为人类探测太阳系作出贡献。”吴季说。绕月探测工程、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建此前表示,“中国目前已完全具备独立探测火星的能力,利用自主研发的测控系统,发射自己的火星探测器没有任何问题”。

  中国需建自己的深空探测网

  7 火星之旅我们还需做哪些努力?

  庞之浩介绍,独立探测火星,运载火箭首先需达到一定的运载能力,即第二宇宙速度11.2公里每秒,方能让卫星挣脱地球束缚,奔向地外行星

  探月卫星只需达到10.9公里每秒即可,相比之下,发射嫦娥二号的火箭,还需进一步加速。对此吴季曾表示,我国目前火箭已有足够的运载能力。

  此外,我国还没有建立起自己的深空探测网,而这是探测火星之必需,因为在航天器远距离飞行中,信号捕获与控制尤为重要。庞之浩解释,就火星探测来说,因信号存在几十分钟的延迟,大大增加了飞行控制的难度。距离远、信号弱,就需要能力更强、范围更广的测控站,捕获飞行器发自遥远太空的信号,得知其运行状况,及时作出调整。“萤火一号”如果工作,数据的上传下达都离不开俄罗斯、欧空局地面站的帮助,但合起来也只能下载5%至10%的数据量。据介绍,我国预计明年建成国内深空探测网部分,2016年建成国外部分,届时将用于支持我国将来的载人登月、火星探测和其他深空探测任务。

  本版稿件综合本报记者 商西 新华社报道

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