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代如:探月工程为2020年火星探测奠定基础 中国准备好了吗?

美国国家航空航天局(NASA)3月21日发布报告称,在火星上测温受阻的“洞察”火星探测器已暂停运行近三周,故障原因仍不明。

图为寄居者离开火星探路者号进行探索时,NASA收到的图像。

显然,探索火星并不容易。然而,人类探索火星的热情从未熄灭。在2019年的全国人民代表大会期间,中国人民政治协商会议全国委员会委员、中国探月工程总设计师吴透露,2020年,中国将发射探测器,对火星进行环绕、着陆和巡逻。中国火星探测任务总设计师张荣桥曾说,第一次火星探测任务一步实现“盘旋、坠落、巡逻”,这在世界上是前所未有的,难度极大。

火星有什么魔力吸引人类走下去:我们准备好面对巨大的挑战了吗:

为人类寻找第二家园探路

从小时候熟悉的“马丁叔叔”到近年流行的《火星救援》,火星被托付了无数人类的太空梦想,被认为是人类“太空家园”的重要人选。近年来,美国SpaceX公司提出了“火星移民”计划,设计了可搭载100人的火星火箭“BFR”。

当然,改造、建造、迁移到火星还为时过早,但现阶段探索火星也具有重大的科学意义。

中国科学院国家天文台研究员郑永春认为,研究火星可以给人类带来很多启示。他说,火星和地球是太阳系中的“兄弟姐妹”,研究两者的异同是很有价值的基础研究。

火星上是否存在或曾经存在过生命也是一个困扰科学家的难题。研究表明,古代火星上有湿润温暖的气候和流水;2018年,科学家发现了火星南极冰盖下存在液态水的证据。这增强了人们在火星上发现生命的信心,也让人看到了在火星上生活的希望。

此外,探测火星背景磁场的长期演化对研究地球磁场的长期演化具有重要的参考意义;通过研究火星的地形、地貌特征和分带、表面物质组成和分布,有助于了解火星的起源和演化。

中国首个火星探测器搭载13个科学有效载荷,将探测火星的形态、土壤、环境和大气,研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构。

国家航天探测技术首席科学通信专家庞志浩表示,如果此次任务成功,中国将进一步实施火星表面采样返回任务,最终实现火星从全球普查到局部详查、落地到位分析、再到采样实验室分析的科学进步。庞志浩介绍说,中国火星探测计划的总体科学目标包括研究和确定火星着陆和生命存在的条件和区域,火星土壤的特征及其水、冰、气和物质的组成,火星大气和气候的特征,火星的地质特征、演化和比较行星学。

探月工程为探火任务奠定基础

要实现以上目标,首先要到达火星,这是一个艰难的过程。

首先要突破的是距离遥远。火星距离地球也在5000万公里左右,探测器需要飞行上亿公里才能到达火星,对发射、轨道、控制、通信、供电等都有很高的要求。记者了解到,中国将搭载目前国内推力最大的长征五号运载火箭发射火星探测器,并直接送入地球火转移轨道。

由于距离远,测控通信不容易。然而,北京航天控制中心副主任李健曾表示,中国有能力测量和控制数亿公里的深空,可以完全支持火星探测。

与飞行相比,探测器在火星上下降和着陆更加困难。在过去,许多探测器在这个阶段都失败了。庞志浩说,进入火星大气层时,探测器能接收到的遥测信号非常微弱;当它运行到火星背面时,在地球上无法准确获得其轨道参数;通信延迟也会有很大影响。所以火星着陆过程需要探测器自己完成,整个过程叫做“七分钟恐怖”。

中国航天科工集团第八研究院院长戴寿伦说,火星的大气密度只有地球的1%。着陆器进入大气层后,以每小时20000公里的速度与火星“碰撞”。它需要通过气动外形、降落伞、反推等各种措施一步步减速才能安全着陆。

全国政协委员、中国航天科技集团第十一研究院研究员周此前透露,我国火星探测器已完成气动外形设计、气动力和气动热设计,正在进行实验验证。此外,2016年,我国首次完成了缩尺火星降落伞的高空开伞试验,验证了降落伞的充气性能,获得了降落伞的气动数据。

即使能成功着陆,火星车也要接受复杂恶劣环境的考验。2018年,美国火星车机遇号因沙尘暴停止工作,今年2月被宣布死亡。

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