希望号火星探测器|阿联酋希望号火星探测，耗资2亿美元左右
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中美阿探火三国演义终于拉开帷幕 ， 今晨日本顺利释出第一箭客 ， 动用该国现役最强火箭H-2A ， 发射部署阿联酋希望号火星探测器 ， 成为2020火星发射季中国、美国、阿联酋三大探火任务打头阵 。
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发射速览
发射时间：东京时间7月20日6:58:14 ， 北京时间7月20日5:58:14 ， 阿联酋时间7月20日1:58:14
发射地点：日本种子岛航天中心LA-Y1
运载火箭：三菱重工H-2A-202型火箭
发射任务：希望号火星探测器（Hope Probe）
探测器质量：1.35吨
任务过程：希望号将历时7个月 ， 跨越6000万公里、飞行4.935亿公里 ， 预计2021年2月进入火星轨道 ， 4～5月正式科学探测 ， 一期探测两年 ， 二期扩展至2025年 。
任务耗资：2亿美元（同类探测任务最低之一）
发射过程
这次发射由阿联酋航天局买单、日本发射商三菱重工负责承运 。 原定7月14日发射升空 ， 但由于连遭梅雨天气影响 ， 导致多次推迟 。 索性没有遭遇新冠疫情太大影响 。
因为这次任务需要进入火星转移轨道 ， 发射时速必须达到34000公里/小时 ， 所以发射商日本三菱重工动用该国现役最强火箭H-2A型作为运载火箭 ， 部署发射质量达1.35吨重的希望号火星轨道探测器 。
这次发射地点位于日本最大发射主场——种子岛航天中心 。 发射时间锁定东京时间7月20日6:58 ， 正值种子岛当地日出后半小时 。
先是启动一级火箭发动机以及两个固体燃料火箭发动机 ， 借助140万磅推力 ， 飞离种子岛 ， 沿着既定路径飞越太平洋 。 火箭升空不到两分钟 ， 两枚固体燃料助推器分离抛掉 ， 再过两分钟整流罩分离抛弃 。 一、二级火箭分离后 ， 二级发动机再经过两次点火推进 ， 将希望号探测器送入一个停车轨道 ， 然后将希望号加速到34000公里/小时 。 当火箭升空56分钟56秒 ， 处在434公里高度时 ， 箭星分离 。
约5分钟之后 ， 希望号火星探测器展开一对太阳能翅膀（原设计三组太阳能阵列） ， 开始提供电力 。 预计8月份进行第一次航行修正 ， 以便引导希望号探测器精确瞄准火星 ， 这相当于弓箭手需要命中一公里外仅仅两毫米的目标 。
接下来希望号要历经7个月、横跨6200万公里、星际飞行近4亿公里（4.93亿公里） ， 预计2021年2月尝试进入火星轨道 ， 这将是整个任务最难最危险的操作之一 。
目前既定目标是2021年2月9日进入火星轨道 。 经过6～8周调整后 ， 计划4～5月进入科学轨道 ， 正式开启在轨工作模式 。 希望号进入一个椭圆形轨道（22000 x 44000公里 ， 飞行周期55小时 ， 倾角25度） ， 开启为期两年的首期探测任务 。
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为何选择H-2A火箭？
阿联酋之所以最终选择日本三菱重工作为发射商、H-2A作为运载火箭 ， 是根据发射业绩、管理水准、发射排期、发射系统适应性等综合考量来确定的 。 尤其H-2A火箭在此之前拥有骄人战绩 ， 41次发射仅有一次任务失败 ， 自2005年以来已经连续35次发射成功 。
全球现役火箭运力排名第十 ， 在全球现役火箭可靠性排名第五 。
作为日本现役最强火箭H-2A火箭（H-IIA） ， 自2001年首飞至今已经发射42次 ， 41次成功 ， 1次失败 。 采用两级液态氢氧推进模式 ， LEO最大运力15吨 ， GTO最大运力6吨 。 每次发射价约为9000万美元 ， 与中国长征五号相仿 。
这次跨国发射任务也是亚洲两国首次联合发射行星际探索任务 ， 为太空探索第二梯队开启更多可能性 。
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这次任务采用H-2A-202型 ， 202代表火箭第一级捆绑两枚固体燃料火箭（SRB） ， 箭高63米 。 H-2A共有4款 ， 最高版本H-2A-2024型 ， 捆绑两枚固体燃料火箭（SRB）+四枚小型固体火箭（SSB） ， 箭高67米 。
今年5月21日 ， 日本最强火箭H-2B ， 搭载最后一艘白鹳号货运飞船双双谢幕飞 ， 未来将由H-3火箭+HTV-X新组合取代 。
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第一颗火星气象卫星
希望号探测器全称阿联酋希望号火星轨道飞行探测器 ， 不仅仅是该国首个火星轨道探测器 ， 更有望成为全世界“第一颗真正的火星气象卫星” 。
希望号探测器包括燃料在内的总质量为1350公斤 ， 即1.35吨重（原设计1.5吨） ， 大小重量差不多跟一辆宝马Mini Cooper差不多 。 这在人类太空探测器当中 ， 算是小巧玲珑型的 。 主体是由复合铝板制成的一个正方体 ， 顶部平台上配有一对太阳能电池翼（原设计三组） ， 每个可为探测器提供600瓦 ， 总共1200瓦的充电功率 。
通信系统采用X波段 ， 装备一个直径1.85米的碟形高增益定向天线 ， 安装在探测器顶部 。 通讯速率：处在火星与地球最小距离时可达1.6 Mbps ， 最远距离时也能达到250kbps 。 同时配有三个非定向的低增益天线 。 此外 ， 还配备恒星跟踪传感器 ， 通过识别与恒星关联的星座 ， 帮助确定在太空中坐标 。
推进装置安装在探测器底部 ， 由6个120牛推进器控制探测器飞行速度 ， 使用单元推进剂肼 ， 同时利用8个5牛的反应控制系统推进器用于精确操纵 。
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希望号携带三件科学仪器 ， 主要用于探测火星大气 ， 从而构建最全面的火星大气整体模型 。
其一高分辨率彩色数码相机 ， 全称阿联酋探测成像仪 ， 英文Emirates Exploration Imager ， 缩写为EXI ， 这是一种能够捕获多波段（可见光、紫外）、超过8公里空间分辨率图像的彩色数码相机 。 用来拍摄火星大气 ， 这将有助于探测火星大气中的灰尘、水冰、臭氧含量 。 该仪器由美国科罗拉多大学大气与空间物理实验室(LASP)和阿联酋穆罕默德·本·拉希德航天中心(MBRSC)合作开发 。
其二红外光谱仪 ， 全称阿联酋火星红外光谱仪 ， 英文Emirates Mars Infrared Spectrometer ， 缩写为EMIRS ， 可以测量光谱范围为100～170纳米 ， 用来研究火星大气中的温度、冰、水蒸气和灰尘等 。 该仪器由美国亚利桑那州立大学（ASU）主导设计研制 ， 阿联酋穆罕默德·本·拉希德航天中心(MBRSC)协助开发 。
其三紫外光谱仪 ， 全称阿联酋火星紫外光谱仪 ， 英文Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer ， 缩写为EMUS ， 主要研究火星上层大气以及散逸到太空的氢和氧的踪迹 ， 从而深层次破解火星大气消失的原因 。 该仪器由美国科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室主导研制 。
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对于火星科学家来说 ， 希望号探测器承担着四项重要科研目标：
寻找当今火星天气与远古火星时代气候之间的联系 。 大量科研证据表明 ， 火星曾经是一个温暖湿润的异星世界 ， 表面拥有大量的液态水 。 火星曾经的条件可能是某种形式生命演化的最佳条件 。
研究氧和氢从火星大气中散逸出去的机制 。 火星大气消失被认为是火星变成寒冷荒漠的根本原因 ， 在那里水只能以水蒸汽或者水冰的形式存在 。 探知到底是什么原因造成了氧和氢的散逸 ， 这将有助于人类研究了解火星大气是如何随着时间而演变的 ， 以及曾经可能存在的火星生命是如何消失的 。
研究火星上、下层大气与上层大气之间的联系 。
构建一幅火星大气在一天、一季、一年如何变化的火星气候模型 。 现有数据只能提供火星一小段时间的温度和气候信息 。 如果成功部署的话 ， 希望号探测数据将会为科学家首次提供火星每年每季每天的全球气候变化图景 。
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预计装备精良的希望号探测器将在2021年4～5月正式进入椭圆形科学探测轨道（20000 x 43000公里 ， 飞行周期55小时 ， 倾角25度） ， 开启为期两年的首期探测任务 。
如无意外 ， 之后二期探测任务将延长至2025年 。 希望号探测器预计将探测火星新数据超过1000 GB ， 阿联酋将与全球200多家大学和科研机构免费分享这些数据 。
这将为科学家全面研究火星大气 ， 探究火星气候变化 ， 低空天气变化 ， 沙尘暴预报 ， 为人类构建火星大气全息模型提供第一手数据 。 因此可以说备受业界瞩目 ， 希望号探测器有望成为全世界「第一颗真正的火星气象卫星」 。
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火星三国演义
众所周知 ， 火星是除了月球之外 ， 人类投入任务最多、尝试最多、热情最大的星际探索 ， 也是人类最有希望、最有条件登陆的首颗地球外行星 。 从最早一次失败尝试 ， 1960年10月10日苏联发射第一颗探测器“火星1A”号 ， 一直到上一次成功登陆火星 ， 2018年11月26日洞察号着陆器 ， 人类共执行过44次火星探测任务 ， 包含57个探测器任务 。 其中19次任务成功 ， 25次失败 ， 成功率只有43% 。
迄今为止成功登陆的探测器只有8个：海盗1和2号、探路者、勇气号、机遇号、凤凰号、好奇号、洞察号 。 成功行驶的火星车只有4辆：旅居者、勇气号、机遇号、好奇号 。 目前仍在火星表面上正常工作的只有2个探测器（好奇号火星车、洞察号着陆探测器） ， 还在正常运行的火星轨道探测器共有6个（NASA奥德赛Mars Odyssey、ESA火星快车Mars Express、NASA火星勘察轨道器MRO、NASA火星大气与挥发演化任务探测器MAVEN、欧俄探索火星生命微量气体轨道器TGO、印度曼加里安火星轨道探测器） 。
显而易见 ， 这都是传统上的航天大国强国的探索产物 。 貌似其余国家都只能作为看客围观 。 因此 ， 这对于太空探索的后起之秀阿联酋来说 ， 如果希望号能够顺利进入火星轨道在轨运行的话 ， 将成为阿拉伯国家首个跨行星科学探测任务 。 正因为如此 ， 阿联酋将首个探火任务命名为希望号 ， 看起来既乐观又友善 。 可谓内涵丰富 ， 寓意深远 。
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如果中美阿三国探火任务全部成功部署的话 ， 火星世界一下子将会热闹不少——到时候 ， 火星轨道上正常工作的将有8颗探测器（NASA奥德赛、ESA火星快车、NASA火星勘察轨道器、NASA火星大气与挥发物演化任务探测器、欧俄ExoMars探索火星生命微量气体轨道器、印度曼加里安火星轨道探测器、中国火星全球遥感轨道飞行器、阿联酋希望号火星探测器） 。 火星表面正常运行的将有三辆火星车（好奇号、毅力号、赤兔号？） 。
最有希望、最有条件让人类首先登陆的这颗红色行星热闹了……看起来火星时代真的未来已来 。
阿拉伯世界的登月计划
希望号探测任务全称Emirates Mars Mission（阿联酋火星任务）或者Hope Mars Mission（希望号火星任务） ， 之所以阿联酋将首个火星轨道飞行探测器部署任务 ， 命名为希望号（英文Hope ， 阿拉伯语al-Amal） ， 既直接传达了阿联酋作为太空探测领域后起之秀的「希望之星 ， 未来之托」 ， 同时激励着阿拉伯年轻人保持仰望星空、探索宇宙的希望之心 ， 更加彰显了阿联酋推出「2117火星定居计划」雄心壮志的初始起点 ， 甚至被誉为「阿拉伯世界的登月计划」 。
众所周知 ， 盛产石油的中东各国历来都不太热衷于航天 ， 更不出产航天大国强国 。 不过 ， 最近十年来阿联酋却逐渐显现出后起之秀的热情与力量 。 先是部署三颗地球观测卫星 ， 拥有自己的太空资产：DubaiSat-1、DubaiSat-2、KhalifaSat 。 从第一颗全权外包给韩国 ， 再到第二颗阿联酋韩国联合研制 ， 直到第三颗阿联酋独立研制 ， 人口仅有970万的阿联酋实现三颗卫星三步跳的跨越式发展 。
航天管理模式走的是美式路径 。 先有太空计划 ， 再建立国家航天局 。 通过建造、发射卫星 ， 增强拓宽航天产业 ， 再应时建立国家级航天机构 。 仅仅成立于2014年的阿联酋航天局(U.A.E. space agency) ， 在不到6年时间里已向太空领域投入60亿美元 ， 平均每年10亿美元 ， 仅次于日本 ， 在各国年度航天预算排名中跻身前十 。
尽管阿联酋航天发展并不是全产业链式 ， 没有自主开发火箭 ， 更没有建造发射场 ， 但通过商业操作、国际联合模式 ， 阿联酋还是快速递进式实现自己的太空目标 。 从零起步到建造卫星 ， 从输送宇航员再到发射火星探测器 ， 堪称太空新秀的阿联酋短短十年间一连串神速操作 。
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透过与美国宇航局、欧空局、俄罗斯航天局多家合作 ， 最近三年快速建立、培训一支阿联酋宇航员队列 ， 并且在2019年9月安排宇航员哈扎·曼苏里搭乘联盟号飞船MS-15进入国际空间站 ， 尽管只停留了8天 ， 却历史性实现阿联酋太空人的零突破 。
就在阿联酋航天局成立的同一年 ， 2014年该国总统哈利法·本·扎耶德·阿勒纳哈扬亲口宣布了火星探测的雄心壮志 。
为了实现希望号探测器——从迪拜到火星的全程任务 ， 阿联酋采用商业操作、国际联合的快捷模式 ， 先是途径美国多所大学 ， 再到日本发射场的一整套研发、发射路径 。 也就是说 ， 探测器技术由美国出手相助 ， 运载火箭由日本三菱提供服务 ， 阿联酋全程管理、参与、买单 ， 确保这次星际探测任务顺利部署 。
为此 ， 阿联酋投入200多名本国航天工程师 ， 邀请美国150多名科学家工程师共同参与 ， 最终完成了希望号探测器技术研发项目 。 并且以2亿美元左右实现这项星际科学探测任务 ， 这在同类探测任务中属于最低之一 。 仅比印度印度曼加里安火星轨道探测器（花费7400万美元）多 ， 但还不到NASA火星大气与挥发物演化任务探测器（花费6.71亿美元）的三分之一 。
更为重要的是 ， 满怀信心的阿联酋最大希望能够在2021年5月正式开展科学探测火星任务 ， 为2021年12月2日阿联酋国庆五十周年献上一份独特的太空礼物 。
正因为如此 ， 阿联酋国家级媒体将这次火星任务赞誉为「阿拉伯世界的登月计划」 ， 既是对最近十年来阿联酋航天领域快速创新的高度赞许 ， 又是对阿拉伯国家首个跨行星科学探测任务充满信心 。
事实上 ， 阿联酋与阿波罗登月也是早有关联 。 早在1973年 ， 美国总统尼克松送给阿联酋建国者谢赫·扎耶德一块阿波罗17号任务采集的月球岩石样本 ， 这块岩石现在收藏在艾尔·艾因博物馆 ， 被标记为「人类团结努力的象征」 。
经过半个世纪发展 ， 如今希望号探测器既标志着火星探索一个重要里程碑 ， 也标志着阿联酋真正进入太空探索的更大舞台 。
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事实上 ， 希望号任务还被视为「阿联酋2117火星定居计划」的起始点 。 早在2017年 ， 阿拉伯联合酋长国副总统兼总理、迪拜酋长谢赫·穆罕默德·本·拉希德(Sheikh Mohammed bin Rashid)曾在推特上首次提出「火星2117计划」 ， 即一百年后2117年 ， 阿联酋能够实现火星定居 。
为此 ， 阿联酋设计建设一座复杂而充满未来感的准火星建筑 ， 命名为火星科学城 。 包括一个3D打印建造的模拟火星环境实验室 ， 一组科学家和宇航员将在里面生活一整年 ， 亲身体验与评估火星生存条件 ， 为未来登陆、定居火星预先做足准备 。
而这次希望号率先探火之旅 ， 有可能通过全面翔实的第一手数据为「阿联酋2117火星定居计划」预选几个定居点 ， 以此激励新一代阿联酋人致力于太空探索 ， 而不是一味坐享石油红利 。
【希望号火星探测器|阿联酋希望号火星探测，耗资2亿美元左右】
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