“探火”的朋友圈在擴大 專家詳解各國探火計劃

  零距離專家詳解各國探火計劃—— 

  “探火”的朋友圈在擴大 

  幾乎是前后腳,7月20日凌晨,阿聯酋“希望號”火星探測器成功發射,3天后,來自中國的天問一號火星探測器在海南島東北海岸成功飛天。而幾天后,美國“毅力號”探測器也將奔向火星。

  這個夏天,探測器“扎堆兒”奔向火星已成定局。盡管此前的火星窗口期,基本都有人類的探測器飛向火星,但3個國家不約而同地選在今年7月下旬到8月上旬這個窗口同期“奔火”,仍引發諸多關注。今年火星為啥這么“火”,各國的火星探測又分別有什么特色?

  中國國家航天局探月與航天工程中心深空探測總體部部長耿言在接受中青報·中青網記者采訪時說,由于2020年正值地球發射火星探測器的窗口期,美國、中國、阿聯酋3個國家將在火星地表采樣、區域巡視性探測、熱大氣層測量等方面執行探測任務,從而為生命起源及演變、探索人類新家園等方面的研究提供重要支撐。

  “雖然美、中、阿三國都在2020年夏執行火星探測任務,但由于技術水平、項目進度、科研側重點等方面的不同,各國的探測任務執行上存在一定的差別?!惫⒀哉f。

  美國:為“登火”做準備 

  早在2012年8月6日,“好奇號”火星車成功降落火星不久,美國國家航空航天局新一代火星車項目就正式立項,這就是“火星2020”——美國“毅力號”火星車探測任務。

  據中國航天科技集團八院火星探測器研制專家介紹,美國計劃于2020年發射的“毅力號”火星車,是在此前獲得成功的“好奇號”火星車的基礎上改進而來。

  相比“好奇號”專注于分析火星土壤和巖石構成,“毅力號”專注于尋找生命痕跡。八院專家說,該火星車裝備了最新的機械臂,以及火星環境動力分析儀、火星次表層雷達成像實驗儀等科學儀器,不僅能提供高分辨率3D火星圖片,還能保存巖石和土壤樣本,并在未來帶回地球。

  另外有輿論認為,作為世界火星探測技術最為先進的國家,美國此次探測任務也是在為下一步的載人登陸打基礎。比如此次“毅力號”就攜帶了火星氧元素原位資源利用實驗儀,用以將二氧化碳轉化為氧氣;美國私人天空探索公司“SpaceX”也計劃向火星發射“紅龍”火星著陸器,為人類將來移居火星做基礎準備。

  八院專家告訴記者,“毅力號”的一大亮點,在于它配備了一架“火星直升機”。這架直升機可以極大地拓展“毅力號”的探測范圍,每天飛行最大距離600米左右。這將是人類歷史上首次將有翼飛行器送入其他星球。要知道人類第一輛火星車“旅居者號”,在幾十天的工作時間內才爬行了100米左右,而這架“火星直升機”每天的工作里程是它的數倍。

  中國:一次實現“繞著巡” 

  至于我國的首次火星探測任務天問一號,耿言說,該任務探測器由著陸巡視器(進入艙和火星車)和環繞器組成。此次探測目的是一次實現“繞著巡”三步走,即能夠對整個火星進行全球觀測、成功著陸火星,以及火星車進行巡視勘測。

  “這是其他國家第一次實施火星探測任務從未實現的,面臨著前所未有的技術挑戰,是一次巨大的技術跨越?!惫⒀哉f。

  具體來看,天問一號探測器于7月23日在海南文昌成功發射,經過大約7個月的飛行,最終到達火星。探測器到達火星后,著陸巡視器會擇機分離并降落到火星表面開展探測,環繞器將繞著火星轉圈,給火星拍照,獲得地形地貌、土壤成分和地下水冰等特性。

  耿言說,作為我國首次自主火星探測的重頭戲,此次火星環繞器不僅要攻克火星制動捕獲、長期自主管理等關鍵技術難點,更要實現地火間的超遠距離測控通信,“這些難度都很大!”

  據他介紹,我國火星環繞器將攜帶7臺科學儀器,分別是用于獲取火星全球遙感影像圖的中分辨率相機,用于對著陸區和高科學價值區域成像的高分辨率相機,用于開展火星表面次表層結構、極地區冰層探測的次表層雷達,用于探測火星表面的礦物種類、含量和空間分布情況的礦物光譜分析儀,用于探測火星空間磁場環境的磁強計,用于對太陽風以及火星空間離子和中性粒子的能量、通量和成分進行測量的離子與中性粒子分析儀,以及用于獲取火星空間環境中能量粒子的能譜通量和元素成分數據的能量粒子分析儀。

  “我們的科學目標是實現對火星的表面形貌、土壤特性、物質成分、水冰、大氣、電離層、磁場等科學探測,從而有利于建立起對火星全面而基礎的認識?!惫⒀哉f。

  阿聯酋:環繞探測背后蘊藏“大計劃” 

  相比中美兩國,此次阿聯酋計劃發射的“希望號”火星探測器并沒有“落火”計劃,探測器采用環繞探測火星的方式研究火星大氣和環境。

  據中國航天科技集團八院火星探測器研制專家介紹,“希望號”借助裝載的儀器,將研究火星低層和上層大氣的相互作用關系,并搜尋今天的火星天氣和遠古的火星氣候之間的聯系。

  值得一提的是,阿聯酋在深空探測上擁有較為遠大的“志向”——在去年阿聯酋成功將首位宇航員送入太空后,該國還計劃投資1.36億美元在地球上建設一座復制火星環境的“火星城”,為研究火星生活提供支撐。另外“火星城”也是阿聯酋“2117火星戰略”的一部分,該國希望在2117年前在火星上建立人類定居點。

  不過眼下的“希望號”火星任務,還是由阿聯酋航天局聯合美國國家航空航天局和日本宇宙航空研究開發機構等全球航天機構合作部署,其任務也比較專一,瞄準火星大氣研究。

  八院火星探測器研制專家告訴記者,“希望號”將環繞火星進行4年勘測任務,全面探測火星大氣、研究火星氣候及低空天氣變化、開展沙塵暴預報、繪制火星詳細地貌和大氣變化情況,有望成為“第一顆真正的火星氣象衛星”。

  未來或有更多國家加入“探火”朋友圈 

  據耿言分析,除中、美、阿3個國家,歐盟、俄羅斯、印度等雖然于今年并未明確火星探測計劃,但也已擁有一定的技術基礎或項目支持??傮w來看,隨著2020年三大“探火”項目的相繼開展,針對以火星為代表的深空探測項目,相關國家會持續加大投入力度,從而在這一涉及“地外資源”的未知領域中占據優勢。

  比如,歐盟和俄羅斯原計劃于今年執行“ExoMars2020”任務,探測器由歐洲首輛火星車“羅莎琳德·富蘭克林”和俄羅斯“哥薩克舞”火星表面平臺組成,用于評估火星的地質景觀及其微觀組成,以及嘗試挖掘埋藏在火星地表下的生命元素。

  然而,由于俄羅斯方面的傘降系統以及歐洲方面的飛行軟件存在一定風險,該計劃最終被推遲到2022年執行。對此,兩國官方的聯合聲明表示,歐洲國家疫情的普遍惡化影響了ExoMars研制的最后階段。耿言說,鑒于雙方從2016年起便開始相關合作,技術積累較為充足,未來將在深空探測領域有一定的競爭力。

  另外值得一提的是印度。早在2013年,印度發射了第一顆火星探測器“曼加里安號”,并成功進入火星軌道,將圖片和數據傳回地球,這在不少國內航天專家看來“體現了印度在航天領域的實力”。

  印度空間研究組織公布的2020年目標顯示,印度尚沒有火星探測的相關項目。對此有分析認為,這種情況一方面是由于印度此前已經成功進行過火星探測,另一方面則是由于印度今年重點任務中有太陽探測計劃,起點更高、技術難度更大,一旦成功將有力提升印度國際地位,故會將更多資源向探測太陽項目傾斜。

  耿言告訴記者,拋開2020年確定實施的火星探測計劃,由于歐盟、俄羅斯、印度等地區或國家也具備探測火星技術能力,且有的項目已在準備中,所以未來一段時間,或有更多的國家加入到“探火”的“朋友圈”中來。

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