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官方只给了一张图,中国首次火星探测到底要怎么搞?

官方只给了一张图,中国首次火星探测到底要怎么搞?
2019-10-17 09:31:15 观察者网

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【文/观察者网专栏作者李会超】

近日,中国航天科技集团公布了进行我国首次独立的火星探测的探测器外观图片。

官方只给了一张图,中国首次火星探测到底要怎么搞?

然而,也仅仅只有一张图片……

那么,我国的第一次独立探火将如何开展,图片上探测器的各部分功能又是什么?本文将根据在国内外已经公开发表的文献中所提供的信息,对这些问题做一些初步的解读。

火星路漫漫

2011年,我国曾计划于俄罗斯合作,利用俄罗斯“福布斯-土壤”号探测器进行火星探测的机会,安排我国研制的萤火一号探测器进行搭载飞行,与福布斯-土壤号共同到达火星附近后再行分离,执行各自的探测任务。然而,由于福布斯-土壤号出师未捷身先死,在地球附近变轨失败,我国的萤火一号也因此未能完成预定任务。

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探索火星具有重要的科学和技术价值。从科学上讲,火星虽然和地球一样,都是岩态行星,但又有着许多与地球不同的特性。例如,火星没有像地球一样的较强的内禀磁场,指南针在火星上将无法正常使用。火星的大气相当稀薄,且主要成分是二氧化碳。目前的主流观点认为正是由于火星失去了内禀磁场形成的磁层的保护,才会逐渐被太阳风剥离了原有的稠密大气。另外,火星上很有可能曾经存在液态水和生命,而从现在测火星上寻找曾经的液态水和生命的蛛丝马迹,又为我们研究行星的演化过程提供了一个时间胶囊。

从技术上讲,对火星的探索必然会推进一个国家的深空航天技术水平。无论是能够将相当重量的探测器发射到地月转移轨道上的大推力运载火箭,还是能够进行长时间、长距离可靠深空飞行的飞行器,以及支撑航天器工作的测控通信系统等等,都需要解决近地航天飞行所不需要解决的难题。同时,已经有不少机构设想未来对火星进行环境改造以移民火星的可能。虽然目前星际移民仍然处在设想阶段,但预先掌握有关技术,可以保证我们在未来竞争中的优势与地位。毕竟,当莱特兄弟成功的将人类历史上第一架飞机飞了36.5米的时候,跨洋飞行和超音速飞行这些现在已经司空见惯的技术,在那时也只是幻想。

实际上,我国的科技人员在萤火一号计划开展的同时,就在构思我国独立进行火星探测的方案。当萤火一号在2011年遭遇不测后,科学家和工程师们仍然在多方倡议,希望我国能够实施独立的火星探测任务。同时,随着嫦娥三号任务的成功,我国实现了航天器在其他天体上的首次软着陆,而月球探测和火星探测又同属行星探测的范畴,火星探测所需的技术条件和基础设施,可由探月工程的积累进一步深化升级获得。在这些因素的促进下,2016年1月,国家正式批准我国的火星探测计划立项,并在当年4月22日的航天日新闻发布会上对外公布。

环绕器和着陆器,一对好搭档

虽然对新的飞行路径方案的研究已有不少成果,但在目前的技术条件下,人类向火星发射的探测器只能沿着一条被称为“费曼转移轨道”的椭圆轨道,从地球附近飞向火星附近。这条椭圆轨道的两端,一端与地球公转轨道相切,一端与火星公转轨道相切。由于探测器沿着这条轨道飞向火星的时间是一定的,而入轨的时机有必须使得航天器到达转移轨道另一端时,刚好与火星相遇,因此向火星发射的窗口每26个月才会出现一次。下次火星发射的窗口将于2020年出现,我国的火星探测器计划于那时启程,奔赴火星。在这个时间段和她一块上路的,还有美国NASA的火星2020探测器。

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从图片中,我们可以看到我国的首个火星探测器大致由两部分组成。上面的一部分呈现钝头的锥形,与神舟飞船的返回舱外观相似。而下面的一部分则外观金光闪闪,底部有一个喷嘴,与一般的卫星有几分相像。根据已发表文献的介绍,我国首次火星探测将在一次任务中实现火星环绕、着陆和巡视这三种手段的探测,而探测器由环绕器和着陆器两部分构成。笔者认为,图片中探测器的上半部分的钝头体是适合在火星大气中实施气动减速的外形,因此应该是着陆器,而下半部分没有为着陆过程中与大气的相互作用采取特殊措施,应该是不进入火星大气层的环绕器(也称轨道器)。

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