中國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”即將飛向火星
今天是第五個(gè)“中國(guó)航天日”。在上午舉行的2020年“中國(guó)航天日”線上啟動(dòng)儀式上，國(guó)家航天局局長(zhǎng)張克儉致辭，多個(gè)國(guó)外航天機(jī)構(gòu)同行發(fā)來(lái)祝賀視頻或賀信。
中國(guó)行星探測(cè)任務(wù)被命名為“天問(wèn)（Tianwen）系列”，首次火星探測(cè)任務(wù)被命名為“天問(wèn)一號(hào)”，后續(xù)行星任務(wù)依次編號(hào)。
中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)將通過(guò)一次發(fā)射任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的“環(huán)繞、著陸、巡視”三個(gè)目標(biāo)，開(kāi)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。這是其他國(guó)家第一次實(shí)施火星探測(cè)時(shí)未有的，面臨的挑戰(zhàn)也前所未有。
中國(guó)火星探測(cè)器分為環(huán)繞器與著陸器兩部分，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院抓總研制。預(yù)計(jì)在今年7月，探測(cè)器由航天科技集團(tuán)一院抓總研制的長(zhǎng)征五號(hào)遙四火箭發(fā)射升空。
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，通過(guò)多次軌道機(jī)動(dòng)和中途修正，在近火點(diǎn)實(shí)施制動(dòng)，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。
著陸巡視器進(jìn)入火星大氣后，通過(guò)氣動(dòng)外形、降落傘、發(fā)動(dòng)機(jī)、多級(jí)減速和著陸反沖軟著陸。火星車（即巡視器）和著陸平臺(tái)分離后，將開(kāi)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(kāi)展環(huán)繞科學(xué)探測(cè)。
中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)，不僅要實(shí)現(xiàn)環(huán)繞火星全球遙感探測(cè)，還要突破火星進(jìn)入、下降、著陸、巡視、遠(yuǎn)距離測(cè)控通信等關(guān)鍵技術(shù)，使我們真正進(jìn)入深空，揭開(kāi)火星的神秘面紗。
中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)工程探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、航天科技集團(tuán)研究員孫澤洲表示，由于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇髸r(shí)延，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(yáng)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。
孫澤洲透露，火星車為規(guī)避火星極端天氣的影響將設(shè)置自主休眠和自主喚醒功能，可工作3個(gè)火星月，相當(dāng)于地球上的92天（火星是太陽(yáng)系中與地球最相似的星球，自轉(zhuǎn)周期約為24小時(shí)37分鐘）。值得關(guān)注的是，我國(guó)火星車將設(shè)置雷達(dá)對(duì)火星地下一定深度進(jìn)行探測(cè)。
這次探測(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，探測(cè)器搭載了13種有效載荷，其中環(huán)繞器7種、火星車6種。
屆時(shí)，火星車上攜帶的6臺(tái)科學(xué)載荷，可對(duì)國(guó)際關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展探測(cè)，特別是攜帶了大氣環(huán)境測(cè)試儀，可能獲得老百姓聽(tīng)得懂且很關(guān)注的信息。比如，此時(shí)此刻火星上溫度是多少，有沒(méi)有風(fēng)，風(fēng)力是多少等等。
去年11月14日，中國(guó)火星探測(cè)任務(wù)首次公開(kāi)亮相。當(dāng)天，中國(guó)國(guó)家航天局邀請(qǐng)部分外國(guó)駐華使館及國(guó)際組織人員，赴河北懷來(lái)觀摩著陸器懸停避障試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)M了著陸器在火星環(huán)境下懸停、避障、緩速下降的過(guò)程，對(duì)其設(shè)計(jì)正確性進(jìn)行了綜合驗(yàn)證。
安全著陸是火星探測(cè)任務(wù)最艱巨的挑戰(zhàn)之一。這次試驗(yàn)在亞洲最大的地外天體著陸綜合試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，模擬了火星重力環(huán)境（火星重力加速度約為地球的1/3）。
今年1月19日，長(zhǎng)征五號(hào)遙四火箭大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)順利完成100秒校準(zhǔn)試車，這是該發(fā)動(dòng)機(jī)總裝出廠前的最后一項(xiàng)試驗(yàn)。大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際飛行任務(wù)中工作約500秒。研制團(tuán)隊(duì)還抽檢了同一批次的其他發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)其進(jìn)行500秒以上的長(zhǎng)時(shí)間試車。
今年3月10日，火星探測(cè)任務(wù)的無(wú)線聯(lián)試在北京航天飛行控制中心圓滿完成，充分驗(yàn)證了探測(cè)器與地面系統(tǒng)的接口匹配性和一致性，對(duì)各類方案、技術(shù)狀態(tài)、軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行了全面測(cè)試。
2020年是火星探測(cè)活動(dòng)的窗口期。火星離地球非常遙遠(yuǎn)，是月球與地球距離的數(shù)百倍，目前最先進(jìn)的探測(cè)器從地球飛到火星，大約需要七八個(gè)月。
因?yàn)榈厍蚝突鹦嵌荚趪@太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，兩者的相對(duì)位置不斷變化。當(dāng)它們距離最近時(shí)，即太陽(yáng)、地球和火星同處一條直線上，此時(shí)發(fā)射探測(cè)器更加“經(jīng)濟(jì)”。地球與火星的這個(gè)會(huì)合周期是26個(gè)月，即每26個(gè)月出現(xiàn)一次“寶貴”的火星探測(cè)發(fā)射窗口期。
今年7月將飛向火星的除了中國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”，還有美國(guó)的“毅力號(hào)”火星車，阿聯(lián)酋的“希望”火星探測(cè)器（由日本H-2A火箭發(fā)射）。原本全球四大探火任務(wù)，如今還有三個(gè)仍然堅(jiān)挺。歐洲與俄羅斯合作的ExoMars火星漫游車已宣布推遲到2022年發(fā)射。
阿聯(lián)酋“希望”探測(cè)器
人類奔向月球、火星或者小行星需要具備的核心能力包括：進(jìn)入空間和返回地球的能力，比如重型火箭、載人飛船等。同時(shí)，還應(yīng)包括高效的軌道轉(zhuǎn)移能力、高效的推進(jìn)飛行器。還需要在其他星球下降、著陸及上升的能力和在太空生存、活動(dòng)及作業(yè)的能力，甚至包括在其他星球的長(zhǎng)期生存能力。
對(duì)火星的探測(cè)幾乎貫穿了整個(gè)人類航天史。1960年10月10日蘇聯(lián)發(fā)射“火星1960A”探測(cè)器，人類開(kāi)始第一次火星探測(cè)任務(wù)，迄今為止，人類在技術(shù)上已成功實(shí)現(xiàn)了掠飛、環(huán)繞、著陸、巡視探測(cè)等。
如今，火星已成為主要航天國(guó)家的探測(cè)熱點(diǎn)和空間技術(shù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，能否成功地對(duì)火星進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家航天科技實(shí)力的重要標(biāo)志。
