
图:中国火星车预计2021年年中在靠近火星赤道的北纬低纬度地区陆/国防科工局供图
大公网8月24日北京讯(记者 刘凝哲)中国首次火星探测任务已立项并按计划实施。中国将在2020年下半年发射火星探测器,预计在2021年“七一”前抵达火星,着陆在靠近火星赤道的北纬低纬度地区。中国将一步实现对火星的“绕飞、陆、巡回”探测,这也是世界首次进行类似探测。官方23日公布首个火星探测器及火星车外形设计构型,并向全球徵集中国火星探测工程名称和图形标识。
距离地球远达4亿公里的火星,是太阳系中与地球自然环境最相似的行星,成为人类开展星际探索的首选目标。中国航天界呼吁多年的火星探测工程,终在今年1月11日立项。计划于2020年在海南文昌发射场,由长征五号运载火箭将火星探测器直接送入地火转移轨道。
海南升空飞七月抵火星
与其他国家的探火任务不同,中国将一次性实现“绕、落、巡”三项目标。“不仅要实现环绕火星全球遥感探测,还要突破火星进入、下降、陆、巡视、远距离测控通信等关键技术,使我们真正进入深空,走近火星揭开她神秘的面纱。”中国首次火星探测任务工程副总指挥、探月与航天工程中心主任刘继忠说。
“这是其他国家第一次实施火星探测从所未有的,面临的挑战也是前所未有。”中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥详细介绍了火星探测工程的实施细节。中国的火星探测器在海南升空后,将进行长达约7个月的巡航飞行到达火星,随后被火星引力捕获,成为环绕火星飞行的探测器。经过绕飞一段时间后,陆巡视器与环绕器分离,经过气动外形减速、降落伞减速、反推发动机减速,展开陆腿,缓冲陆到火星表面。随后,陆器释出火星车,开展巡视探测。环绕器在火星轨道上飞行,进行科学探测,并为火星车提供对地数据中继服务。
陆点或选北纬低纬地区
“火星环绕探测器可以工作一个火星年,也就是地球两年时间,火星车则可以工作三个火星月,大约地球92天。”航天专家叶培建院士告诉记者。目前,中国火星探测器的陆地点并未确定,但大致在火星北纬低纬度地区,也就是靠近赤道附近。
中国首个火星探测工程名称和图标全球徵集活动正式启动,官方期待通过徵名,促进民众对火星探测重大意义的理解,并更好地展示火星探测工程的国家形象。张荣桥表示,火星探测工程自2014年9月已进入方案阶段研制,通过20个月方案阶段论证,已经转入初样研制阶段。初样阶段的研制,约需持续2年多的时间。尽管工程研制难度很大,但推进较顺利。
探火设备逾90%国产化

图:航天员在火星建立太阳能设备想像图 /网络图片
中国火星探测器总设计师孙泽洲介绍,中国本希望与其他国家在火星探测方面进行数据中继等方面合作,但被拒绝。然而,长期被西方国家封锁的中国航天事业,终走出自主创新之路。孙泽州说,目前火星探测工程的基本关键技术已被攻克,工程使用的设备、研发团队、知识产权都是中国的,元器件国产化率也超过90%。
航天专家叶培建院士也表示,美国电影《火星任务》中,中国成为拯救行动中关键一环,但在中美航天合作中却非如此。电影中的中国元素只是商业目的,美国仍是中美航天交流的阻力。
“我们是航天人,在实际工作中体会很多,只要跟美国的航天搭上关系,中国就不能介入、不能参与。哪怕是跟欧洲合作,有些项目都会因为美国的压力,而不跟中国人合作。我们至今想要到美国参加一些会议,都是难上加难。”叶培建说。
中国拟2030年火星采样

图:叶培建表示,中国火星探测器陆地点目前并未确定/大公报记者刘凝哲摄
多年来,航天专家叶培建院士呼吁中国尽快火星探测工程,如今终成现实。在专访中,叶培建谈起早年间希望尽早实施火星探测工程未果,却被印度抢先一步。
“中国还不算航天事业的第一梯队,但不能连印度也不如。”叶培建仍不改爽直性格。他说,印度在2013年发射火星探测器,虽然只是环绕火星飞行,探测火星“腰带”这一圈,但仍是亚洲第一个探火的国家。
印度成功探火,令中国航天界奋起直追。叶培建表示,中国火星探测搞得晚,但起点高,“有能力,一次就要搞得高,就要‘弯道超车’”。此次,中国火星探测的计划极为宏大,一气呵成实现“绕飞、着陆、巡回”三大目标。
叶培建表示,这并非中国探火的终点。中国计划在2030年前后进行第二次火星探测,届时将实现火星“采样”,并返回地球。此外,叶培建还透露了中国探月及深孔探测的其他计划。中国预计在2017年发射嫦娥五号,对月球实施采样、返回。2018年,发射嫦娥四号,实现人类首次对月球背面的着陆探测。未来,中国还可能发射嫦娥六号、七号,去探测月球的南北极。上述这些无人月球探测,将为载人登月做准备。
巡回探测需攻克四难关

图:中国将一步实现对火星的“绕飞、陆、巡回”探测/网络图片
中国首个火星车如何能够在地表复杂、环境恶劣的火星上实现自主巡回探测,成为科学家们必须应对的挑战。中国火星探测器总设计师孙泽洲接受表示,火星车在火星表面生存,需要解决能源获取困难、温差大、数据传输,还有沙尘暴等极端天气问题。人类现有技术设计的火星车都无法完全应对这些困难,只能尽可能规避这些风险。
孙泽州表示,火星车的生存首先要应对三方面难题。第一,能源问题。卫星、探测器的能源多来自太阳能,火星距离太阳较远,太阳光照较弱,较难获取太阳能,所以必须想更多办法获取能源。“火星车太阳翼的面积很大,‘玉兔’号月球车只有两个太阳翼,火星车则有四个。除面积加大外,还尽可能提高产生能源的效果。”孙泽州说。
第二,是火星温差问题。与月球相比,火星表面白天的问题并不是很高,但夜晚温度很低,达到零下100多度。此外,由于火星白天的阳光并不充足,获取能源有限,如何在夜晚为火星车保温,是一个重大挑战。
第三,火星车无法携带大型天线,也不可能携带很大功率发射器来传输数据。中国的火星探测主要是靠火星探测器的轨道器作为数据中继,将数据传回地球。
孙泽州还说,火星的地形比月球更复杂,如何设计好移动系统,让火星车更好工作,实现自主巡视探测,也是工程难点之一。此外,最怕遇到火星的沙尘暴,如果出现这种天气,火星车通过阳光获得的能源更弱,所以必须设计自主休眠和唤醒模式,规避这种情况。
人类探火43次 仅半数成功

图:孙泽洲说,中国火星探测设备国产化率超过90%/大公报记者刘凝哲摄
从1960年10月10日前苏联发射“火星1960A”探测器至今,人类共组织实施了43次火星探测任务,成功或部分成功22次,成功率仅过半。而且,受天体运行规律约束,每隔26个月,地球才会迎来一次火星探测的有利发射时机,这意味从现在起到2020年前后仅有3次发射机会。
火星探测究竟有多难?“火星距离地球最近也有5500万公里,是地球和月球间距离的140多倍。”中国火星探测器总设计师孙泽洲表示,这样远的距离,对于探测器奔向火星时的准确入轨问题,以及对探测器的控制和测控都是难点。
同样强度的信号,从火星发射到地球接收,比从月球发过来接收要弱一百万倍。不仅是衰减,更大问题是信号延迟。
火星探测工程总设计师张荣桥说,如果从地球发出指令,让火星上的探测器做一个动作,指令将在23分钟后才能到达,而探测器的执行反馈给地球又需要23分钟。相当于在40多分钟后,火星上的探测器才能接受到地球上的指令。
不仅是工程技术上的难度,火星还有无法想像的环境。无论是火星上微薄的大气,还是不时侵袭的沙尘暴,火星上极为多样的气候、环境都将给探测带来未知挑战。这些未知数,正是科学探索的魅力所在。“对于全世界的科学家来说,探索火星最大的问题,在于它是一个未知大于已知的神秘星球,而要揭开这些秘密,只能依靠科学的思维和手段。”张荣桥说。
工程和图形标识全球征名

图:中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动23日启动/大公报记者刘凝哲摄
“中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动”新闻发布会23日在北京召开。除了聘请航天专家、平面设计大师和社会文化名人组成评审委员会外,本次活动还将邀请社会文化艺术名人担任征集活动的形象大使。
8月23日,中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动正式启动,活动为期四个月。
TAG Heuer(泰格豪雅)是人类第一只进入太空的瑞士腕表。对于中国火星探测工程征名计划,泰格豪雅亦表支持。在昨日的发布会上,泰格豪雅全球首席执行官让─克劳德.比弗向中国航天界的科学家们表示敬意。
中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动昨起举行,将进行为期4个月的征集。此次活动将聘请航天专家、平面设计大师和社会文化名人组成评审委员会,邀请社会文化艺术名人作为本次征集活动的形象大使。泰格豪雅并成为首个提交者,该公司设计了红底白字的“火”图案,并为中国火星探测设计了三个名称:“赤焱”、“朱雀”、“龙腾”。

大公报8月24日 A7版
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