中國腳步踏上“熒惑” 祝融著陸遙寄“家書”
作者:劉嶢
發布時間:2021-07-24
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  熒惑(中國對火星的古稱)已至,求索無疆。5月15日,中國首次火星探測任務天問一號著陸巡視器安全“到站”,著陸烏(wu) 托邦平原,紅色火星第一次留下了中國印跡。

  從(cong) 2020年7月23日發射升空以來,天問一號經曆了近300天的長途跋涉,順利完成了探火任務“繞、著、巡”中的前兩(liang) 步目標。隨著祝融號火星車進入巡視探測的工作狀態,更多的火星奧秘將呈現在人們(men) 麵前。

  著陸:跨越“生死”考驗 

  “目前,全世界已進行的21次火星著陸任務中隻有9次成功,難度係數極高!”在傳(chuan) 回地球的第一封“家書(shu) ”中,祝融號火星車“講述”了著陸火星的驚魂時刻。

  安全著陸火星,既要選擇地形平坦的著陸區,還得趕上合適的天氣狀況。

  火星表麵天氣惡劣,每年都會(hui) 形成幾場巨大的沙塵暴。沙塵暴可能改變著陸巡視器下降過程的動力學參數,影響安全性,沙塵粒子也可能附著在探測器表麵,甚至鑽入內(nei) 部,造成儀(yi) 器設備故障,導致火星車失去能源供應。

  航天科技集團五院總體(ti) 設計部火星巡視器總體(ti) 主任設計師陳百超說,中國首次實施火星探測任務,對火星的環境特別是大氣等參數沒有一手數據,難度和挑戰可想而知。

  為(wei) 此,在被火星引力捕獲後,天問一號環繞器此前在火星停泊軌道上進行了長達3個(ge) 月的“準備工作”,對預選著陸區開展多維度探測,一方麵探測地形地貌,另一方麵獲取著陸區附近區域的氣象狀況,最終確定了5月中下旬著陸的穩妥選擇。

  著陸的過程同樣充滿凶險。專(zhuan) 家表示,火星表麵存在大氣,比月球表麵的環境更為(wei) 複雜。同時,火星離地球的距離也比月球更加遙遠,通信時延最長接近20分鍾。這意味著科研人員無法隨時監測和控製探測器,很多高難度的任務隻能靠天問一號自主完成。

  從(cong) 進入火星大氣層到最終著陸的過程中,天問一號經曆了“生死9分鍾”——在不到10分鍾的時間裏將2萬(wan) 千米/小時的速度降到0。最終,著陸巡視器在緩衝(chong) 機構和氣囊的保護下穩穩降落在火星表麵。

  巡視:展露一身“技藝” 

  “地質學家說,我的軟著陸區很可能是一個(ge) 古海洋所在地,有很高的科學價(jia) 值,很可能會(hui) 取得意想不到的科學成果。”祝融號火星車在“家書(shu) ”中寫(xie) 道。

  據專(zhuan) 家介紹,地處火星北半球的烏(wu) 托邦平原是太陽係中最大的撞擊盆地,直徑約3300千米。有科學假說認為(wei) ,烏(wu) 托邦平原曾經有海洋,並存在著與(yu) 水有關(guan) 的地貌特征,有待進一步探測。

  中國首次火星探測任務總設計師張榮橋說,烏(wu) 托邦平原相對平緩,安全著陸是後續開展科學研究的前提。同時,從(cong) 科學探測的意義(yi) 角度來看,天問一號著陸點附近應該是古海洋與(yu) 陸地的交接麵,在這附近開展科學探測的潛力巨大。

  “目前,我還在著陸巡視器內(nei) 。經過短暫調整後,出倉(cang) 並開展巡視探測。期待全方位了解火星,並且回傳(chuan) 珍貴的數據和照片給大家哦!”著陸火星後,祝融號火星車目前仍處於(yu) 適應和“體(ti) 檢”狀態。幾天後,祝融號將自主駛離著陸器,抵達火星表麵並開展巡視探測,完成“繞、著、巡”任務的最後一步。同時,巡視器與(yu) 著陸器還將進行兩(liang) 器互拍,火星的“真容”也將隨之公布。

  祝融號火星車的設計壽命為(wei) 3個(ge) 火星月,由於(yu) 火星上的一天比地球略長(火星自轉周期約為(wei) 24小時37分鍾),相當於(yu) 約92個(ge) 地球日。按照計劃,約90個(ge) 火星日後,祝融號火星車將完成巡視探測,順利“收工”。

  為(wei) 了在短暫的3個(ge) 月內(nei) 獲取更多有效的科學探測數據,祝融號火星車具備了“一身技藝”——共載有6種科學儀(yi) 器,包括多光譜相機、次表層探測雷達、火星表麵成分探測儀(yi) 、火星表麵磁場探測儀(yi) 、火星氣象測量儀(yi) 和導航地形相機等。通過全力的巡視探測,祝融號將為(wei) 中國帶來火星研究的第一手資料,推動對火星空間環境、地表形貌特征、土壤表層結構等課題的研究。

  未來:進行環繞探測 

  “就在昨天(5月17日),我和環繞器已建立了器間通信鏈路,第一次通過環繞器傳(chuan) 回了遙測數據。”在第二封“家書(shu) ”中,祝融號火星車“匯報”說,自己正在按計劃開展周圍環境感知和狀態檢查,各係統工作一切正常。同時,天問一號環繞器已實施第四次近火製動,順利進入周期為(wei) 8.2小時中繼通信軌道,成為(wei) 地球和火星之間的“信使”,進行“地火傳(chuan) 書(shu) ”。

  祝融號在火星表麵忙碌工作的同時,位於(yu) 停泊軌道的天問一號環繞器也“閑不住”。專(zhuan) 家表示,著陸巡視器安全著陸後,環繞器會(hui) 停留在通信中繼軌道,轉發各種信息數據回地球,同時也向火星車傳(chuan) 達來自地球的指令。

  環繞器不隻是“信使”,也是探索火星的重要主力。天問一號環繞器共攜帶了7台科學儀(yi) 器,分別是中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜探測儀(yi) 、火星磁強計、火星離子與(yu) 中性粒子分析儀(yi) 和火星能量粒子分析儀(yi) ,能夠在多軌道高度對火星進行整體(ti) 性、全球性、綜合性研究。

  環繞器的工作時間也比祝融號火星車長不少,既要兼顧火星車的中繼,還要進行“全球覆蓋”的環繞科學探測。按照計劃,在90個(ge) 火星日後,天問一號環繞器將進行軌道調整,進入近火點265公裏、遠火點1.2萬(wan) 公裏的軌道,對火星表麵開展至少1個(ge) 火星年(約2個(ge) 地球年)的近距離遙感探測。

  天問一號任務之後,中國的行星探測計劃將邁向縱深。據了解,2030年前後,中國將實施火星采樣返回、木星係探測等任務,目前正在開展關(guan) 鍵技術研究,更多的“天問”係列任務,將使中國的行星探測邁向更遠的深空。


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