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搭载有我国首颗火星探测器“萤火一号”的俄罗斯“福布斯—土壤”探测器,于北京时间11月9日4时16分在位于哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场发射升空。按计划,升空后,“福布斯—土壤”探测器上的主发动机将开始工作,并通过3次点火将两个探测器送入环火星轨道。但随后,“福布斯—土壤”探测器发生“意外情况”,其主发动机未能点火工作,没有按计划实行变轨。
为什么要探测火星
因为距离太过遥远,加上火星气压低,沙漠化非常严重,易形成强烈的风,卷起的狂沙形成尘暴,火星被航天界称为“航天器的墓地”,从1960年起至今,人类探测火星大多以“悲剧”收场。1960年10月10日,前苏联向火星发射第一枚探测器,但这枚探测器连火星环绕轨道都没有到达。2007年8月4日,美国发射“凤凰号”探测器,“凤凰号”最终与地面失去联系。中国科学院空间科学与应用研究中心主任、“萤火一号”工程应用首席科学家吴季透露,自1960年以来,人类已经向火星发射了40多个探测器,只有15次成功进入了火星轨道,8次成功着陆。
既然探测火星这么困难,为什么各国还是热衷于探测火星?吴季说,研究火星就相当于研究地球的历史和未来,在所有的大行星中,火星和地球是最相似的:火星的自转周期(24小时39分22.6689秒)几乎与地球(23小时56分4.09秒)一样,也有四季变化,火星表面有水的迹象和火山迹象,与地球相似,因此火星或许能为我们探索外星生命提供线索。历史上,地球还曾出现过像现在的火星一样异常寒冷的时期。未来地球会不会变得太热,以致海水都蒸发掉,成为第二颗火星?这些问题通过探测火星可能找到答案。
吴季介绍,按计划,“萤火一号”主要科学目标是探测火星空间环境、火星大气环境等。其中,对火星电离层剖面的探测,以及对火星磁场、磁层、边界层在太阳活动下有何关系的探测等工作都属人类历史首次。
“萤火一号”探测面临诸多挑战
记者从中国科学院空间科学与应用研究中心获悉,“萤火一号”火星探测器长、宽各约75厘米,高60厘米,两侧太阳帆板展开后长近8米,质量约115公斤,设计寿命2年。按计划,它将对火星进行为期一年的在轨探测,执行探测火星及其空间环境、大气环境等任务。
中国空间技术研究院高级工程师侯欣宾博士说,即便“福布斯—土壤”探测器顺利实现变轨,“萤火一号”的探险之旅也困难重重。火星与地球之间的最近距离约为5500万公里,最远距离则要超过4亿公里,“萤火一号”大约要经过10多个月的飞行才能到达火星轨道。另外，当地面发出指令,卫星20钟后才能作出反应,而地球相关研究人员收到信息反馈又需20分钟,这又为探测火星增加了难度。
吴季透露,“萤火一号”上行命令主要由俄罗斯地面站和欧空局地面站帮忙接收,下行命令则由中国地面站、俄罗斯地面站和欧空局地面站分时段进行接收。中国地面站主要依托国家天文台位于北京密云的50米射电望远镜和位于云南的40米射电望远镜接收“萤火一号”传回的数据。因距离太远,数据量大,三个地面站联合起来也只能下载“萤火一号”卫星在探测中获取的5%—10%数据。
专家表示,“萤火一号”还将面临严寒的考验。在到达火星轨道两个月后,“萤火一号”将遭遇7次、最长时间达8.8小时的“长火影”时期,即进入火星阴影内,太阳能帆板接收不到能量而无法工作,维持运行只能依靠有限的蓄电池,周围环境温度达到零下200℃左右,如果防寒措施不到位,有些部件极可能被冻坏。
我国将靠自主创新开展火星探测
搭载俄罗斯航天机构的运载工具探测火星,面临着不可控的风险。“福布斯—土壤”推迟两年后发射又未能按计划实现变轨即是一个明显的例子。记者从中国航天科技集团公司了解到,在“萤火一号”的基础上,我国将主要靠自主创新开展火星探测研究。据悉,中国自主火星探测还处于专家深化论证阶段,在未来火星探测任务确定以后,我国在轨道设计、星地通信、自主导航等方面还有很多难关需要攻克。
中国航天科技集团公司科技委副主任于登云介绍,我国火星探测将分“绕、落、回”三步进行:第一步是实施火星环绕探测,并开展软着陆技术验证;第二步是实施火星软着陆,开展火星就位探测;第三步是实施火星无人采样返回。
中国空间技术研究专家庞之浩表示,按计划,中国将力争在2013年用自己的运载火箭和深空测控网,发射、运行中国火星探测器。他说,“绕、落、回”三步实施后,我国火星车终将在火星荒原上驰骋,取样返回探测器,把火星“历史”带到我们眼前。(本报北京11月9日电 本报记者 袁于飞)
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