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火星探测到底难在哪儿?

来源:工人日报2019-07-12 08:38

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  有人这样比喻:让探测器在火星精准着陆,相当于从巴黎击出一只高尔夫球,落在东京的一个洞里——

  火星探测到底难在哪儿?

  “中国将于2020年探测火星。”7月8日,在2019软件定义卫星高峰论坛上,中国科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远在报告中透露的这一信息,又引发一波对火星探测的热议。

  欧阳自远院士表示,此次中国将通过火星卫星、火星着陆器和火星车联合探测火星,目前火星车已经准备好。他同时透露,目前我国已完成火星探测轨道设计、测控通信、自主导航、表面软着陆等关键技术的科研攻关,为自主火星探测奠定了技术基础。

  众所周知,中国火星探测起步较晚,但在航天专家们看来,虽然晚,可我们的起点高、效率高。比如,在首次任务中将要一次性实现的“绕”“落”“巡”三大任务,在航天史上史无前例。

  每隔两年,全球都会迎来一次火星探测小高潮。目前,全球多个火星探测器已经整装待发只等2020年的到来。据悉,明年可能是史上最密集的火星探测期,除了中国,还有美国计划发射新型火星探测车,欧空局计划发射ExoMars火星车,印度、阿联酋计划向火星送出探测器。

  为何大家都选择明年探测火星?这是因为,根据地球与火星位置关系,每26个月火星会有一次距离地球最近的机会,这也是发射火星探测器的最佳时间窗口。在这个时间点发射火星探测器,将节省大量燃料,缩短抵达的时间。2020年就将迎来一个窗口期,大约1个月左右。如果没有把握好窗口,就只能再等两年。

  中国首次探测便要实现“绕”“落”“巡”三大任务,这在世界航天史上确实是绝无仅有的。据史料记载,此前只有美国在一次火星任务中同时完成“绕”和“落”,欧洲曾两次尝试“绕”和“落”,都以失败而告终。中国计划在一次火星任务中完成“绕”“落”“巡”,难度可想而知。

  迄今为止,世界各国至少举行了46次火星探测活动,其中只有20.5次取得成功,成功率不足45%,火星因此有“航天器坟场”之称。而最危险的环节,在于进入火星轨道和着陆两个阶段。

  什么时候“刹车”进入火星轨道,进入轨道的角度是多少,何时打开降落伞,何时切断降落伞……每个环节都可谓步步惊心,都需要精准计算、毫秒不差。航天发烧友们都知道,航天器着陆的那7分钟被称为“恐怖7分钟”。

  这是因为,由于信号强度与距离的平方成反比,距离越远信号越弱,同时地火的距离还带来至少10分钟的信号延时,探测器进入火星轨道和着陆的那段关键时间,只能依靠研究人员提前输入的数据,由探测器进行自主判断。

  火星探测与月球探测最大的不同,就在于距离的悬殊。地月平均距离为38万公里,而地火最近距离为5500万公里,最远为3亿至4亿公里,这对测控能力有极高的要求。曾有人这样比喻:让火星探测器精准着陆,相当于从巴黎击出一只高尔夫球,落在东京的一个洞里。

  虽然火星探测的难度非常大,但是中国已经做了大量准备工作,数次成功的探月任务也奠定了重要的技术基础——首先,发射火星探测器需要大推力运载火箭,我国长征五号火箭已经具备这样的能力;其次,针对超远距离的测控,我国已经建成深空测控站,并在嫦娥二号拓展任务中实现了超过1亿公里的测控;再次,探月取得的成功,帮助中国在着陆、巡视技术等领域奠定了基础。

  那么,首次探测火星中国肩负了什么任务?欧阳自远透露,一是探测火星上的生命活动信息,包括火星上现在生命的信息、过去是否存在过生命、火星生命生存的条件和环境等;二是对火星本体科学的研究,为研究火星积累资料;三是探讨火星的长期改造与今后大量移民、建立人类第二个栖息地的前景,为人类社会的持续发展服务。

  此前的探测表明,火星表面有很多古河床,证明以前有河流,然而如今表面并没有天然水存在——欧阳自远说,中国将探测火星地下水的分布。(储棕荷)

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