中國2020年向火星出發 並將衝擊一項世界紀錄
2019年07月09日03:54

  原標題:中國明年7月發射火星探測器 預計經過10個月飛行,2021年到達火星並進行巡視探測;2028年左右將進行第二次火星探測

2016年發佈的火星探測器飛行效果圖。資料圖片/中國探月與深空探測網
2016年發佈的火星探測器飛行效果圖。資料圖片/中國探月與深空探測網
2016年發佈的火星車與著陸巡視器外觀設計構型圖。
2016年發佈的火星車與著陸巡視器外觀設計構型圖。

  中國2020年向火星出發,並將衝擊一項世界紀錄。

  昨日,中國火星探測又一次引發關注。在山東舉辦的2019軟件定義衛星高峰論壇上,中國科學院院士、中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠在報告中透露:中國將於2020年探測火星。

  歐陽自遠表示,此次中國將通過火星衛星、火星著陸器、火星車聯合探測火星,目前火星車已做好。航天專家表示,中國計劃在一次火星任務中完成“繞”“落”“巡”三大任務,在航天史上史無前例。

  新京報訊 中國2020年“探火”,這一計劃已非首次披露。去年9月,在首屆世界公眾科學素質促進大會“太空探索與人類未來”分論壇上,國家航天局系統工程司司長李國平就曾“官宣”,我國將在2020年和2028年左右進行兩次火星探測,後一次將采樣返回。

  李國平說,我國深空探測工程初步明確了四次任務。第一次任務是火星探測,計劃在2020年7月份發射火星探測器,預計經過10個月的飛行,2021年到達火星,著陸火星表面並進行巡視探測。其後,計劃2028年左右進行第二次火星探測任務,並採集火星土壤返回地球。

  去年,作為“探火工程”的火箭、探測器系統研製方,中國航天科技集團也公佈計劃,未來3年將實施我國首次火星探測,主要內容為無人火星環繞和著陸巡視探測。

  最新消息為今年4月18日,記者從2019年月球和深空探測國際學術研討會上獲悉,我國嫦娥五號、嫦娥六號和中國首個火星探測器等重大工程任務目前正組織開展。

  中國航天科技集團所屬中國空間技術研究院在會上介紹,該院正組織開展以上重大工程任務的研製,並將發揮航天工程技術能力優勢,支撐國家各級主管部門加快推進無人月球科研站、小行星探測、火星和木星系探測、太陽系邊際探測和行星際探測等一系列後續重大項目的規劃及實施。

  另外,我國還計劃進行小行星探測,在2030年前後開展木星系探測和行星系探測。

  釋疑1

  中國為何選擇明年“探火”?

  “探火”時間有講究,2年一次窗口期

  每隔兩年,全球都會迎來一次火星探測小高潮。

  面向2020年,全球多個火星探測器已經整裝待發。全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩介紹,明年可能是史上最密集的火星探測期,已有5個國家宣佈了“探火計劃”。除中國外,美國計劃發射新型火星探測車,歐空局計劃發射ExoMars火星車,印度、阿聯酋也計劃2020年向火星送出探測器。

  這是因為,根據地球與火星位置的關係,每26個月火星會有一次距離地球最近的機會,這也是發射火星探測器的最佳時間窗口。在這個時間點發射火星探測器,將節省大量燃料,縮短抵達月球的時間。2020年就將迎來一個窗口期,大約1個月。“如果沒有把握好窗口,就只能再等兩年。”龐之浩說,美國洞察號探測器原計劃2016年發射,因一個儀器的故障,不得已推遲到2018年才升空。

  歐陽自遠透露,我國已完成火星探測軌道設計、測控通信、自主導航、表面軟著陸等關鍵技術的科研攻關,為我國自主火星探測奠定了技術基礎。

  釋疑2

  首次“登火”難度何在?

  “相當於從巴黎擊出一隻高爾夫球,落在東京的一個洞里”

  據相關部門公開信息,中國首次火星探測將實現軟著陸,在火星表面釋放火星車,開展巡視探測。對比嫦娥探月工程,嫦娥一號、二號實施繞月,嫦娥三號才實現軟著陸。我國火星探測則將一次性走完探月的三步。

  這在世界航天史上是史無前例的。龐之浩介紹,此前,只有美國在一次火星任務中同時完成“繞”和“落”,歐洲曾兩次嚐試“繞”和“落”,最終都沒有成功實現“落”。而中國計劃在一次火星任務中完成“繞”“落”“巡”三大任務,難度非常大。

  據媒體報導,至今全球火星探測成功率大約為40%,火星因此有“航天器墳場”之稱。龐之浩介紹,最危險的環節在於進入火星軌道和著陸兩個階段。

  “什麼時候‘刹車’進入火星軌道,進入軌道的角度是多少,何時打開降落傘,何時切斷降落傘……每個環節都步步驚心,都需要精準計算。”龐之浩說,航天器著陸7分鍾被稱為“恐怖7分鍾”。

  由於距離越遠信號越弱,同時地火的距離還帶來至少10分鍾的信號延時,探測器進入火星軌道和著陸的那段關鍵時間,只能依靠研究人員提前輸入的數據,由探測器進行自主判斷。

  火星探測與月球探測最大的不同,在於距離的懸殊。地月平均距離為38萬公里,而地火最近距離為5500萬公里,最遠為3億-4億公里,這對測控能力有極高的要求。有人比喻,讓火星探測器精準著陸,相當於從巴黎擊出一隻高爾夫球,落在東京的一個洞里。

  面對“探火”的種種難度,中國已做了大量準備工作,數次成功的探月任務也奠定了重要的技術基礎。首先,發射火星探測器需要大推力運載火箭,我國長征五號火箭已具備這樣的能力;其次,針對超遠距離的測控,我國已經建成深空測控站,並在嫦娥二號拓展任務中實現了超過1億公里的測控;再次,探月取得的成功,幫助中國在著陸、巡視技術等領域奠定了基礎。

  “中國火星探測起步晚,但起點高,所以效率也會比較高。雖然很難,還是有信心的。”龐之浩說。

  釋疑3

  首次“探火”要做什麼?

  探測火星過去、現在的生命信息

  中國火星探測器去火星肩負了什麼任務?中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋此前介紹,首次火星探測任務要探測火星的形貌、土壤、環境、大氣,研究火星上的水冰分佈、物理場和內部結構。

  歐陽自遠表示,火星探測的科學問題主要有三個方面:其一是探測火星上的生命活動信息,包括火星上現在生命的信息、過去是否存在過生命、火星生命生存的條件和環境等。

  其二,是火星本體科學的研究,為研究火星積累資料,主要包括火星磁層、電離層與大氣層的探測與環境科學,火星地形地貌特徵與分區,火星表面物質組成與分佈,地質特徵與構造區劃,火星內部結構、成分、內稟磁場探測等。

  其三,是探討火星的長期改造與今後大量移民、建立人類第二個棲息地的前景,為人類社會的持續發展服務。

  歐陽自遠說,火星表面有很多古河床,證明以前有河流,然而如今表面沒有天然水存在,中國將探測火星地下水的分佈。

  釋疑4

  移民火星要過幾重關?

  短則百年,需等待核動力火箭革命性技術

  隨著SpaceX創始人埃隆·馬斯克對“移民火星”不遺餘力的宣傳,這個科幻命題似乎觸手可及。但在龐之浩看來,移民火星非常困難,僅停留在構想階段。

  載人登陸火星目前還面臨技術難題。由於飛往火星單程至少7個月,要攜帶大量的生命保障資源,需要更強大的火箭和飛船。對執行任務的航天員來說,長期飛行會導致肌肉萎縮、骨質脫鈣,輻射也會對身體造成影響。

  宇航界有人提出利用核動力火箭,有可能解決這些問題。龐之浩說,目前常規火箭飛行速度為每小時2萬公里,而核動力火箭能達到8萬多公里,一兩個月就能到達火星,“但核動力研製難度很大,人類想在2030年登陸火星,都是很難的事情。”

  除了運輸工具火箭,人類登陸火星或許還需要一個中轉基地,月球正是最佳選項,這就需要事先進行基地建設。此外,移民前還需要改造火星,將其改造為適宜大量人口居住的環境。

  “現在討論火星移民有點太樂觀,需要技術的革命性進展。有人說,樂觀地看需要100年,不樂觀需要800年。”龐之浩說,但現在開始構想也非常必要,因為未來地球或許會面臨人口爆發、資源枯竭等威脅,太空移民事關人類生存。

  新京報記者 倪偉

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