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“天问一号”面临“同台竞技” 代表委员详解中国首次火星探测

中青报·中青网采访人员邱晨辉
“天问一号”面临“同台竞技” 代表委员详解中国首次火星探测
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中国首次火星探测任务“天问一号”示意图 。 国家航天局供图
2020年7月 ， 备受瞩目的火星探测将迎来发射“窗口期” ， 届时 ， 包括中国“天问一号”、美国“毅力号”和阿联酋“希望号”在内的多国火星探测器 ， 将“同台竞技”奔向火星 。
今年全国两会期间 ， 来自航天领域的多位全国政协委员、全国人大代表详解我国首次火星探测任务“天问一号”的亮点及未来相关设想 。
不走他国老路
全国政协委员、中国航天科技集团五院党委书记赵小津在接受采访人员采访时说 ， 我国首次火星探测任务将通过一次发射任务 ， 实现对火星的“环绕、着陆、巡视”3个目标 ， 开展火星全球性和综合性探测 ， 并对火星表面重点地区精细巡视勘查 。
“一次发射实现环绕、着陆、巡视3个目标 ， 这是其他国家火星探测任务从没有过的 ， 面临的挑战也是前所未有的 。 ”赵小津说 。
在他看来 ， 这次火星探测任务没有简单重复其他国家火星探测的老路 ， 起点设置很高 ， 体现了我国航天技术的发展水平 ， 以及航天工程技术人员的自信 。
全国政协委员、中国科学院院士、中国航天科技集团科技委主任包为民也认为 ， 我国首次火星探测任务称得上是“弯道超车” ， 如果能一次性完成“绕落巡”三步走 ， 这一跨越式方案将成为全球首次 ， 进一步缩短我国与美国、俄罗斯等在深空探测技术方面的差距 。
包为民说 ， 火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一 。 火星探测不仅有助于探究火星生命的存在和演化过程等问题 ， 更可借此了解地球的演化历史和预测地球的未来变化趋势 ， 同时也为人类开辟新的生存空间寻找潜在目标 。
据他介绍 ， 我国首次火星探测任务设定了五大科学目标 ， 主要涉及空间环境、形貌特征、表层结构等研究 。 为此 ， 火星探测器搭载了13种有效载荷 ， 其中环绕器上7种、着陆器上6种 。
届时 ， 着陆器上携带的6种载荷将对相关科学问题开展探测 。 包为民说 ， 火星车还携带了大气环境测试仪 ， 可以获取火星温度、风力等信息 ， 人们可直观地了解火星和地球环境的异同 。
最凶险的7分钟
今年 ， 除了我国的“天问一号” ， 计划飞向火星的还有美国的“毅力号”火星车和阿联酋的“希望”火星探测器 。
包为民说 ， 大约每隔26个月 ， 地球与火星会运行至最近的位置 ， 此时发射探测器将节省大量燃料 。 2020年7月即是火星探测活动的“窗口期” ， 多国的探测器将“同台竞技” 。
不过 ， 从1961年至今 ， 人类已实施火星探测活动达40多次 ， 但成功和部分成功的任务仅有20多次 ， 成功率不到50% 。 其中着陆任务17次 ， 成功8次 ， 成功率47.1% 。 火星探测的难度可见一斑 。
赵小津说 ， 我国火星探测器分为环绕器与着陆器两部分 ， 预计在今年7月由长征五号遥四火箭发射升空 。
据他介绍 ， 火星探测器发射时 ， 主要看长征五号遥四火箭的表现 ， “奔火”的过程中 ， 科技人员会根据轨道的具体情况 ， 不断修正探测器的飞行方向 ， “到达火星附近时及时刹车 ， 这些动作必须一气呵成 ， 否则就会‘滑’向更远的深空 。 ”
具体来看 ， 火箭将探测器发射至地火转移轨道 ， 随后在地面测控系统的支持下进入环火椭圆轨道 ， 运行到选定的进入窗口 ， 探测器将进行降轨控制 ， 释放着陆巡视器组合体 。
着陆巡视器组合体成功软着陆后 ， 火星车（即巡视器）将与着陆平台分离 ， 开展区域巡视探测和相关的一些工程实践活动 。 环绕器将为火星车提供中继通信链路 ， 并开展环绕科学探测 。
这其中 ， 最大的难点在于“恐怖7分钟” ， 即再入、下降与着陆过程中 ， 要在7分钟内将探测器的时速从两万千米降低到零 。
“这是最凶险 ， 也最激动人心的时刻 。 ”赵小津说 ， 由于远距离数据传输的大时延 ， 这要求火星车必须具有很高的自主能力 。 同时 ， 火星光照强度小 ， 加上火星大气对阳光的削减作用 ， 火星车能源供给也比月球车更为困难 。 这些因素都使得首次火星探测任务更具难度和复杂性 。
人什么时候能去
当然 ， 至于着陆之后 ， 中国火星车会遇到什么地形 ， 能否安全行驶到火星表面 ， 火星尘暴来临时 ， 火星车有什么手段躲避？赵小津说 ， 这些都值得人们拭目以待 。
另一个备受关注的问题是：“人类什么时候能去火星？”
5月8日 ， 我国新一代载人飞船试验船返回舱成功着陆 ， 试验取得圆满成功 。 全国人大代表、中国航天科技集团五院载人航天工程载人飞船系统总设计师张柏楠说 ， 从5月5日成功发射到5月8日安全返回 ， 新一代载人飞船试验船的表现堪称完美 ， 铺就了通往太空的新“天路” 。
说起这艘新飞船 ， 被谈及最多的就是载人登月——这是面向我国载人月球探测、空间站运营等任务需求而论证的具有国际先进水平的新一代天地往返运输飞行器 。
既然可以载人登月 ， 那能否载人登火——飞得更远点 ， 去探测火星？
张柏楠说 ， 载人登月和载人去火星 ， 都是第二宇宙速度返回 ， 只要具备了载人登月能力 ， 一般来讲就具备去火星的能力 。
值得一提的是 ， 今年5月进行的新飞船试验中就有一项技术 ， 不仅适用于月地返回跳跃式再入、地球轨道直接再入 ， 也可应用于火星进入与火星大气捕获、大升力体初始再入等 。 张柏楠说 ， 科技人员下一步还将持续开展有关技术研究 ， 使其应用向智能自主方向迈进 。
当然 ， 目前来看载人登火还比较遥远 ， 毕竟载人登月的计划还未向社会正式公开 。 短期内 ， 我们能看到的 ， 是火星采样返回 。
【“天问一号”面临“同台竞技”代表委员详解中国首次火星探测】包为民说 ， 2030年前后 ， 我国将实施火星采样返回、木星系探测等任务 ， 目前正在开展关键技术研究 。


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