中国探测器“天问一号”启程前往火星 ——

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中国探测器“天问一号”启程前往火星

2020-07-23 原文 🐍

中国探测器“天问一号”启程前往火星 ——

Zulfikar Abbany
2020-07-23T09:24:10.873Z
“天问一号”7月23日搭乘长征五号火箭从海南文昌发射升空

(德国之声中文网)中国2020年的"天问一号"火星探测任务将完成火星环绕、着陆和巡视探测三大任务。

命名由来

据中国官方媒体新华社报道,这项火星探测任务的名称源于自战国时期诗人屈原的长诗"天问",表达了中华民族追求真理的坚韧与执着;体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承;寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。

戈壁沙漠上的中国火星模拟基地"火星一号基地"

中国的第二次火星探勘

天问一号通过一次发射任务进行火星环绕和着陆巡视。一年多前(2019年1月),中国的"嫦娥四号"成功在月球背面着陆。

天问一号被形容为雄心勃勃的太空任务,不仅是因为它配备轨道飞行器和火星探测器,将一次性完成"绕、落、巡",还因为这场任务从正式立项到执行只经过六年的时间。

天问一号并非中国首次火星探测尝试:2011年,中国的首枚火星探测器“萤火一号”曾随俄罗斯“天顶2SB”火箭发射升空,之后却因俄罗斯航天器未能成功变轨而宣告任务失败。

何时会抵达?

预计于2021年2月进入火星轨道,并且在4月之后释放探测车着陆火星表面。

着陆地点?

2019年底,中国锁定了位于火星乌托邦平原的2个初步站点。具体的着陆地点将在2021年2月探测器抵达环绕火星轨道后,参考近距离拍摄的火星表面照片而决定。

为何在此时发射?

每隔18到24个月,月球和火星之间航行距离会从9个月缩短至7个月。若无法在这段"发射窗口"期间升空,探测任务将必须再等两年。

中国面临来自阿联酋、美国以及印度和以色列等国家的激烈竞争,各国都积极展现太空探索的实力。此外,2020年标志着中国开启太空时代50年。

2020年5月,长征五号B运载火箭在文昌航天发射场升空

中国国家航天局局长张克俭今年四月曾对新华社记者表示,过去50年来,中国广大航天工作者"牢记初心、攻坚克难,不畏艰险、不惧挑战,走出一条独具特色的自力更生、自主创新之路"。

火星任务

与许多火星任务的目标相同,天问一号将探索这个红色星球,从而使科学家能进一步了解地球。

距今约40亿年前,火星大气改变,液体蒸发,但科学家无法解释原因。如今火星上可能还残留液态水。

阿联酋的"希望"火星任务的目标也是深入探索火星大气层,特别是氧气及氢气是如何从火星上消失以及消失的原因。

除此之外,中国希望以天问一号火星任务作为敲门砖,在2030年左右展开火星样本返回任务。

火星探测设备

天问一号的火星探测器上将装载13个有效载荷。有效载荷一般上可以是通讯仪器或地球观测卫星,而在此次的任务中,有效载荷是任务所使用的设备。例如一个遥感相机和一个探地雷达。

在着陆器和巡视器脱离火星探测器并在火星表面着陆后,配备的仪器包括探地雷达(SPR)。

顾名思义,探地雷达的主要功能是调查火星地表下的土壤,侦测其厚度及组成成分。

天问一号是由环绕器和着陆巡视器所组成。效果图为着陆器以及携带的探测车

巡视器重量约为200公斤,由太阳能板供电。若在火星北半球降落,供电系统可能会受到影响,比较理想的情况是在赤道着陆。

巡视器将以雷达探索地面,进行土壤化学分析并寻找生物分子及生物信号。

其它设备还包括火星地表磁场探测器和一个气候探测仪。

国际合作

中国一直乐于强调在天问一号项目中与国际伙伴的合作。除了俄罗斯外,中国也与奥地利空间研究所(IWF)等机构合作。奥地利空间研究所为探测器的磁力计作出了贡献,也协助校准飞行仪。

与此同时,联合国外层空间事务厅(UNOV)、国际宇航大会、欧洲空间局、亚太空间合作组织、巴西、法国、巴基斯坦和俄罗斯在天问一号发射前已向中国发出祝贺视频或贺电,并表达深化合作的愿望。

位于甘肃戈壁滩的"太空C计划"火星模拟生存基地

成功机率

1970年,中国成功发射了第一颗人造地球卫星"东方红一号"。自此之后,中国在太空竞赛中活跃了半世纪。2003年,继苏联和美国之后,中国成为第三个将人送入太空的国家。

2009年1月,中国的嫦娥四号登陆月球。自美国太空总署的阿波罗计划于上世纪60年代末、70年代初完成人类首次登月任务后,中国是之后唯一一个派遣探测器登上月球的国家。

中国的长征五号火箭在2017年发射失败后曾遭到诸多质疑,但2019年12月成功复飞后,质疑声渐渐平息,此次“天问一号”任务是该型火箭连续第三次成功发射。不过,成功发射只是第一步,登陆火星还有众多艰难挑战。其他航天经验丰富的国家都遭遇过失败或部分失败,例如2016年欧洲和俄罗斯合作的ExoMars任务。日本也曾经尝试探测火星失败。

另外,中国的太空计划还不仅于此。中国计划在2036年之前派遣宇航员登陆月球。

相关图集:2020群雄逐鹿 探测火星再掀高潮

26个月一遇的机会:火星与太阳的距离大约是地球与太阳距离的1.5倍,公转周期则是地球的约1.9倍。这导致了地球与火星的距离在4亿多公里与5500万公里之间大幅波动。为了节约航天器宝贵的燃料,前往火星的探测器通常采用霍曼转移轨道,而使用该轨道的时机每26个月才出现一次。本次火星探测的发射窗口大约在2020年7月底到8月中旬期间,如果错过,就只能等到2022年秋季。
美国组装、日本发射的阿联酋探测器:阿联酋并非传统的航天强国,刚刚在2018年发射了该国历史上首枚人造卫星,但是其火星探测器却在7月20日清晨率先升空。近年来,阿联酋政府在航天领域投入重金,希望藉此来降低对石油产业的依赖,推动向高科技产业的经济转型。由于阿联酋航天工业基础较为薄弱,因此“希望号”火星探测器是由美国制造、并搭乘日本的H-2A火箭从日本发射升空。
承载阿联酋的“希望”:重约1.5吨的阿联酋“希望号”是整个中东地区的首枚火星探测器。如果一切顺利的话,它将在2021年2月切入环火星轨道,并且在此后两年时间内观测火星大气的温度和湿度,研究火星的气候。目前,只有俄罗斯、美国、欧盟以及印度成功进行过火星探测任务。
“萤火”熄灭 中国再发“天问”:2011年,中国的首枚火星探测器“萤火一号”曾随俄罗斯“天顶2SB”火箭发射升空,之后却因俄罗斯航天器未能成功变轨而宣告任务失败。时隔9年,中国火星计划卷土重来,取名自屈原长诗的“天问一号”探测器也比当年的“萤火一号”复杂得多:不仅将环绕火星飞行,还将在火星表面着陆一台探测车,研究火星地表之下的土壤。
新型火箭经受考验:“天问一号”7月23日搭乘长征五号火箭从海南文昌发射升空,顺利进入飞往火星的霍曼转移轨道。这也是新型大推力火箭长征五号改进后的连续第三次成功发射。按照计划,“天问一号”将在2021年2月切入环绕火星的轨道,并且最早在4月释放探测车着陆火星表面。中国希望以此次火星任务为敲门砖,并力争在2030年前后实现火星采样并返回地球之目标。
美国放飞火星直升机:除了阿联酋和中国,利用本次发射窗口探测火星的国家还有美国。精打细算的美国宇航总署(NASA)利用了2012年着陆的“好奇号”火星车的备用零件,组装了“毅力号”火星车(Perseverance)。不过,NASA的此次火星任务并非简单重复:“毅力号”将搭载不同的科研仪器,还将释放一架“独创号”火星直升机(Ingenuity)协助“毅力号”的科考工作。美国的探测器也将在2021年2月抵达火星。
欧盟俄罗斯再次错失窗口:2016年,欧盟与俄罗斯合作的ExoMars火星探测器成功抵达火星轨道,但是其携带的着陆器却在降落过程中发生故障,坠毁在火星表面。欧俄双方原计划在2018年发射新一代ExoMars火星车,但是因科研仪器开发滞后而延迟到2020年的发射窗口。今年三月,欧洲空间局与俄罗斯航天局再次宣布任务延期至2022年秋天,原因则是探测器的软件以及降落伞依然存在缺陷。

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