从太阳系“三环”到“四环” 只是天问一号和火星探测考验的起点-LMLPHP

来源/中国探月工程

春节拜年时,或许你经常听到“新的一年要加油哦!”不过,对于去到遥远火星过年的天问一号来说,大家的祝福恰恰相反:别加油,使劲儿踩刹车!北京时间昨晚,中国首次火星探测任务天问一号探测器实施近火捕获制动,环绕器3000牛轨控发动机点火工作约15分钟,探测器顺利进入近火点高度约400千米,周期约10个地球日,倾角约10º的大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星,实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标,环绕火星获得成功。

小年夜,天问一号这位游子为14亿中国人送上了最特殊的新年祝福。

从“三环”到“四环”

在太阳系,八大行星以太阳为核心公转,形成了8个环形轨道。其中地球位于“三环”,火星则在“四环”运行。天问一号作客火星,看似只需“抬脚”走“一环”,实则是长途跋涉半年多,直线距离突破4亿公里的孤独之旅。

历经近7个月的奔袭,天问一号接近火星,探测器发动机点火进行近火制动,将探测器的飞行速度降下来,俯下身段,让火星将自己“抓住”。在被火星成功捕获后,探测器就会在火星轨道运行,成为一颗“绕火卫星”,此后进入火星停泊段。此时就可以给火星“拍照”了。这些照片会回传至地球,方便科学家们研究分析,确定最终着陆场。

之后,天问一号要再调整轨道。中国科学院国家天文台研究员郑永春打比方说,这就像是准备推门进屋之前,要先到门口站好。“推门”的动作是天问一号面临的又一考验。此时,环绕器和着陆器分离,环绕器还在空中飞;着陆器则穿过火星大气层。穿过火星大气层的过程,是煎熬的“黑色七分钟”。别看时间不长,世界上现有的40多次火星探测任务中,能够安全度过这7分钟的屈指可数。“因此,它也被称作‘恐怖7分钟’。”郑永春说,“这个过程中,航天器就像流星穿过地球大气层般,要经历上千摄氏度的高温,还要在这7分钟内尽快减速,不至于撞毁,保护好精密元器件,轻轻、稳稳地落在火星地面上。”

“软着陆”将发生在今年5月。安全着陆后,着陆器会伸出一个坡道,火星车沿着坡道下来,在火星上开动。中科院上海天文台火星及探月任务VLBI分系统副主任设计师吴晓静介绍:“月球的单程通信是1.3秒,科学家几乎可以实时控制月球探测器。但是火星的最远单程通信需要22分钟,也就是说地面不能及时对探测器进行控制。”这就要求火星车有又快又好的自主控制能力。

此后,火星车将在火面持续工作3个月。“如果一个完成任务的航天器有富余的能力,一般会设计它们做拓展任务,去另外的目的地做更多考察。”郑永春表示。

“先锋官”不走别国“老路”

天问一号上一共配置了13台(套)有效载荷。中国探月工程首席科学家、中国工程院院士欧阳自远介绍,环绕器上有7台(套),主要探测整个火星的地形地貌、岩石分布、气候变化;火星车上有6台(套),要探测火星地下的土壤分布、土壤成分、底下是不是有地下水的分布。

“很多国家对火星进行探测时,都会在地球上找一个相关的模拟基地。这个基地要符合几个条件:第一,非常类似火星的地貌。首选是沙漠地带,像西北青海的雅丹地貌,光秃秃的,非常荒芜,几乎没有一根草,拍出来的照片和火星上的很像。第二,有很多沙尘。因为火星车需要在沙尘里走,进行模拟实验。”欧阳自远表示,“还有盐湖。目前,探测器在火星上找到很多干涸的盐湖,与西北地区干涸的盐湖一模一样。通过对这些干涸的盐湖进行研究,我们可以了解盐湖干了以后会析出哪些盐类,这些盐类对火星车的运行以及对人体是否有影响。我们还在干涸的盐湖上试种了一些植物,这可能对未来在火星上种植物有所帮助。”

天问一号虽然是我国火星探测之旅的“先锋官”,但并没有走美国、俄罗斯等在火星探测上的“老路”,而是有望成为人类星际探测史上,第一台一次性完成“环绕、着陆、巡视”,以及在火星开展全球巡查和精细探测的探测器。

对于这颗红色星球,人类的探索热情不会减退。欧阳自远曾说,在太阳系中,火星是地球之外最有可能存在生命的天体。继阿联酋、中国、美国上演火星“三国演义”后,还将有更多“玩家”继续“探火”——明年,欧洲航天局和俄罗斯将执行联合火星探测计划。2024年,日本也将开启火星探测任务……

“这次是中国首次自主的火星探测,再过几年,至少在2030年以前,中国要在火星上采样返回。”这是欧阳自远的愿望,“现在人类还没有得到任何一块样品,是自己从火星上采回来的。”

在他看来,人类的深空探测能力已经进入到向太阳系的星辰大海挺进的阶段,到了“月球探测是起点,火星探测是重点,小行星探测是热点,木星与木星系统和行星际穿越探测是亮点”的时代。“中国有能力飞得更远,我们也应该飞得更远。”

02-11 11:10