設計師獨家揭秘中國火星計劃

設計師獨家揭秘中國火星計劃



zt



　　我國僅花了23個月就完成了一般5年才能完成的研製任務，如果發射成功，“螢火一號”將在火星首次發回來自中國的問候

　　“火星在古代被稱為‘熒惑’，中國第一顆火星探測器取其諧音，命名為‘螢火一號’。”

　　中俄聯合火星探測副總設計師、上海衛星工程研究所研究員陳昌亞博士向《國際先驅導報》記者解釋“螢火一號”的來曆時，這樣說道，“別看它重量輕，但五髒俱全，它將攜帶照相機、磁強計等八件武器，肩負我國首次地外行星空間環境探測的重任。”
　5月28日，在第三屆上海航展上，一個名為“螢火一號”的探測器成為焦點中的焦點，這就是我國自主研製的首個火星探測器模型，它體重僅110公斤，本體長75厘米、寬75厘米，高60厘米，在展位上顯得有些小巧玲瓏。

　　上海航天局負責人在航展上透露，“螢火一號”已通過各項試驗考核和驗證，現已轉入“待發”狀態。今年10月，它將搭乘俄羅斯運載火箭飛向太空，踏上前往火星的漫漫征途。與“嫦娥一號”到達月球38.4萬公裏的距離相比，“螢火一號”的運行距離是它的900倍——3.56億公裏，在飛行11個月後才能到達火星軌道並開展科學探測。

　　我國火星探測計劃早在2006年就提出，2007年6月，中俄正式簽署商務合作協議——兩國於2009年10月聯合開展火星探測。

　　“火星每兩年才靠近地球，今年發射正好是一個機會”。陳昌亞說，根據中俄合作協議，“螢火一號”探測器將與俄羅斯“福布斯-格朗特”著陸探測器共同搭乘俄方運載火箭升空。此後，“螢火一號”與“福布斯”將分道揚鑣，“福布斯”轉途探測火衛1，並登陸采集火衛1的土壤返回地球，而“螢火一號”則進入繞火星的橢圓形軌道，在火星大橢圓軌道上，展開太陽帆板，正式開始履行它的火星探測使命。

　　“它將探測火星的空間環境、探測研究火星表麵水的消失機製、揭示類地行星的空間環境演化特征。”上海航天局透露螢火號的設計壽命為2年（在軌運行1年），此次探測是我國火星探測“繞、落、回三步走”項目計劃中的第一步——“繞”。

　　“螢火一號”的兩個相機將對火星和火衛1進行拍照，陳昌亞說：“探測器會把收集的各種科學數據通過遠距離傳輸技術不斷傳回給我國的地麵科研人員。”屆時，它將從火星發來第一次屬於中國的問候。但是，“螢火一號”完成使命後將不會返回它的故鄉，而是永遠地留在浩瀚的太空。


　　目前，“螢火一號”已做好各項準備即將運往莫斯科，中俄兩國科研人員將對它進行聯合測試，然後運往哈薩克斯坦境內的拜科努航天發射中心進行發射。

　　從2007年6月中俄正式簽署合作協議到今年10月探測器正式發射，研製時間隻有兩年多，上海衛星工程研究所在接到任務後開始和時間展開賽跑。

　　“一般衛星的設計至少要三年，火星探測器少說也得五年，我們加班加點工作，完全是把兩年當作四、五年來用。”為了“螢火一號”的研製，今年大年初一時陳昌亞還帶領工作人員到北京科學院空間中心進行單機和係統的測試。

　　“螢火一號”探測器在今年6月出廠，隻用了23個月的時間。“這在航天界算是一個奇跡”，陳昌亞的語氣充滿了自豪。

　　雖然俄羅斯為我們提供了很多幫助，但也因此帶來了局限。“由於這次是俄方設計的軌道，這給我們探測器的研究增加了許多要求，我們必須麵對“長火影”（長期火星陰影）。”陳昌亞告訴記者，國際上的火星探測器一般不走赤道這種軌道，但由於與俄羅斯探測器捆綁一起，這種探測器要到火衛1必須借助赤道軌道尋機著陸，而將“螢火一號”仍留在大橢圓赤道軌道上，從而將麵臨探測史以來最長的8.8小時“長火影”。

　在“螢火一號”未來的火星之旅中，它將遭遇7次“長火影”，零下200多度的“黑夜”狀態最長時間持續達8.8小時。而以太陽能為主要動力的“螢火一號”在此期間無法接收陽光，為了保存能量，部分單機不得不進入休眠狀態以保持最低功耗，當“長火影”結束後再加熱、加電喚醒。

　　陳昌亞回憶起今年2月的那次試驗，當時，實驗室裏一片黑暗，已見雛形的“螢火一號”正艱難地依靠自帶的電池維係著休眠狀態的運作，這裏嚴格模擬著火星最嚴酷的環境：充滿了液態氮和氦的空間，溫度隻有－260℃。

　　在陳昌亞看來，這8.8個小時漫長的如同一個世紀。8.8個小時過後，“螢火一號”上的16台單機均能喚醒且正常工作，“這證明我們的設計正確、實驗進展很順利，我的心情也輕鬆多了。”

　　2006年美國“鳳凰號”也是因為火星的嚴寒，在“凍僵”後無法蘇醒，能量耗盡致使其長眠火星。如果“螢火一號”最後實踐成功，那將會創造穿越火影的最長紀錄。

　　如今，深冷環境適應技術、活動部件及電子器件休眠－喚醒技術、姿控自主控製、深空測控技術、整星磁清潔控製技術等五項技術難關均已闖過，在23個月內解決了這些難題，也創造了國內航天研究史的多項第一。

　　“目前，‘螢火一號’已經按照環境條件做完了所有的試驗，一切正常。”螢火一號是繼神舟載人飛船、嫦娥探月工程後，我國又一次重大航天科學計劃，它將成為中國航天史上一個新裏程碑。“它會帶動我國深空探測技術的發展，為深空其他行星的探測打下基礎。”陳昌亞說。

　國際先驅導報記者金微發自北京 “火星有沒有水，火星有沒有生命”，為了解開這些謎題，人類自從進入航天時代，已經向火星發射了30多個各類探測器。今年10月，中國也將加入探測火星的隊伍，向火星發射“螢火一號”。但真正實現“繞，落，回”三步計劃，還有很長的路要走。

　　“在航天界，火星有航天器的墳墓之稱”，北京大學地球與空間科學學院焦維新教授對《國際先驅導報》說，火星探測初期有三分之二的探測器都以失敗告終。

　　“螢火一號”在科技部立項時，焦維新是評審專家之一，他說：“首先要解決運載火箭的難題，要讓探測器脫離地球引力必須達到第二宇宙速度11.2公裏/秒，這樣才能確保探測器不奔向其他天體”，焦維新指出，而目前中國運載“嫦娥”的火箭的速度隻有10.9公裏/秒。

　　不過，焦維新指出，單從切入軌道而言俄羅斯現在已能做到百分之百成功，由他們幫“螢火一號”切入火星軌道應該不成問題。

　　中俄聯合火星探測副總設計師陳昌亞則向本報指出另一個難題，探測器的信號對地麵指揮尤其重要，“一旦捕獲探測器的信號，就像聽到新生嬰兒落地一樣。”但在茫茫太空，信號十分微弱，“沒有信號就無法判斷探測器是否進入軌道，也無法對探測器飛行作出調整。”焦維新說，這需要建立深空探測網，但中國還沒有建立起像美國那樣覆蓋全球的深空探測網。“僅靠我們自己的國土現有的探測網和少量的探測船是不夠的。”

　　對於中國何時能自主探測火星，焦維新認為恐怕還要20年。“不僅需要研製自己的運載火箭、還要有自己的深空探測網，提高探測器的跟蹤通訊能力，這裏有很多技術問題，需要一步步探索。”他認為大量開展國際合作是一條捷徑。
　１９６２年１１月，蘇聯發射“火星１號”探測器，在飛離地球１億公裏時與地麵失去聯係，從此下落不明，它被看作是人類火星探測的開端。

　　１９６５年７月，美國“水手４號”飛近火星，從距離火星１萬公裏處拍攝了２１幅照片。

　　１９７２年，美國“水手９號”飛船沿火星外層空間軌道飛行，成為火星的第一顆人造衛星，環繞火星軌道進行長期考察。

　　１９７４年，蘇聯“火星６號”和“火星７號”探測器在火星著陸，探測結果沒有公布。

　　１９９８年７月，日本發射“希望”號火星探測器，但以失敗告終。

　　２００１年４月，美國發射“奧德賽”號火星探測器，發現火星表麵可能有豐富的冰凍水。

　　２００３年６月，歐洲宇航局的第一個火星登陸器“獵兔犬２”號及其搭乘的“火星快車”探測器由俄羅斯火箭發射升空，“獵兔犬２”號登陸火星後與地麵失去聯係。

　　２００３年６月，攜帶“勇氣”號火星車的美國“火星探測流浪者”號探測器升空。次年１月“勇氣”號火星車在火星表麵成功著陸。

　　２００８年美國美國“鳳凰”號探測器成功登陸火星，後失去聯係。