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“天问”即将“问天”:火星,华夏民族来了

2020年4月24日是第五个“中国航天日”,备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识在2020年“中国航天日”启动仪式上公布。中国行星探测任务被命名为“天问(Tianwen)系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。

按照计划,我国将在7月至8月用长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场将“天问一号”送上太空,执行首次火星探测任务,并一次性实现“绕、落、巡”三个任务,此外还要完成5大科学目标。也就是说,大概一个月后,我们的“天问一号”即将“问天”,并带着我们的期望飞向那颗我们向往的星球。

此前,在2020年6月2日,在第十八月昼期间,“玉兔二号”月球车为中国首次火星探测任务“天问一号”让路,配合“天问一号”任务地面深空测控站的适应性改造,正所谓“天问要问天,玉兔来帮忙”。

因为2020年7月至8月是火星探测活动窗口期,火星探测活动窗口期是火星与地球距离较近的时期,在此时期内发射探测器,探测器不需要消耗太多体力更容易到达火星并被火星“捕获”,因此,各国都会选择在这段时间内发射火星探测器,但是这样的机会每隔26个月才有一次,也就是说,如果没有抓住这次机会,就要等26个月后才再有机会。

将与“天问一号”同期发射的还有美国新一代火星探测器“毅力号”和阿联酋的希望号,此前美国已经发射过“旅行者号”,“勇气号”,“机遇号”,“好奇号”,“洞察号”等几台火星车。

前面提到过,此次“天问一号” 会一次性实现“绕、落、巡”三大任务, 如果成功,这将是世界上首次探索火星即完成软着陆的任务。据了解,我国首颗火星探测器是由环绕器和着陆巡视器组成的,其中,着陆巡视器会在火星地表进行软着陆,并同时释放火星车,执行为期3个月的巡视探测、对火星地貌特征研究等任务。

人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史,但几十年来,火星探测成功的概率统计下来还不足一半,成功探测火星的难度极大。

难点1:火星与地球最近的时候,距离大概有5500万公里,最远的时候有4亿公里,因此我们需要强有力的火箭将探测器的速度抬升超过第二宇宙速度,中途需要几次轨道修正,使探测器在经过地火转移轨道长途飞行(耗时需6-11个月,期间还会遭受信号传输延迟等问题)后,成功被火星的引力场捕获。

难点2:火星探测器的减速环节是任务的关键之一,这直接关系到我国首颗火星探测器能否成功,根据资料显示,火星探测器在飞向火星的同时,是处于高速运行状态,但如果抵达了火星的引力势场范围的话,就需要进行降速,并为着陆做准备。

难点3:着陆器不可能携带强有力、大功率的通信天线,也基本不太可能直接与地球联系,这意味着它和地球之间还必须有一个‘烽火台’进行‘传话’,这就必须在环绕火星轨道准备一个轨道器转发信号来解决通信问题。

难点4:“落”是难中之难,太南了!探测器在“落”的过程中,首先就需要耐得住火星大气2000摄氏度的炙烤,其次,着陆器着陆过程中会经历“恐怖7分钟”, 即再入、下降与着陆的过程,这过程等于“盲降”,7分钟的时间甚至不足以完成一次地火通讯,这意味着全程超过1000个动作的降落过程必须依靠探测器自主完成,对软件和硬件的要求极高。

在“中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动”新闻发布会上,火星探测器和火星车外观设计构型首次亮相,同时还向全球征集工程名称和图形标识,聘请航天专家、平面设计大师和社会文化名人组成评审委员会。

2013年12月14日,嫦娥三号成功软着陆于月球雨海西北部。2019年 1月3日上午10点26分 ,我国嫦娥四号月球探测器不负众望,成功在月球背面软着陆。两次登陆的成功让我们进一步认识、熟悉探测器的的着陆技术,为我国的火星探测器执行飞行任务打下基础。

此次试验在河北省怀来县完成,是我国火星探测任务首次公开亮相。试验模拟了着陆器在火星环境下悬停、避障、缓速下降的过程,对其设计正确性进行了综合验证。

自从长征五号遥二发射失利后,科技人员夜以继日的排查失误并改进技术,完善并保证长五的运载技术和能力。

长征五号遥四火箭大推力氢氧发动机于1月19日顺利完成100秒校准试车,这是该发动机总装出厂前的最后一项试验,标志着发动机性能达到预定要求,即将转入火箭总装阶段。此次试车圆满成功,也是继长征五号遥三火箭发射成功之后,又一台大推力氢氧发动机通过了发射前的全部考核。

我国首次火星探测任务无线联试在北京航天飞行控制中心圆满完成。此次无线联试采用了真实的飞控系统以及真实的航天器,所有重大关键过程全部按照1∶1全过程演练,按照工程时间节点圆满完成全部既定项目,达到了联试预期效果。

2020年“中国航天日”的启动仪式公布了中国首次火星探测任务名称、任务标识。中国行星探测任务被命名为“天问(Tianwen)系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。

“天问”代表着华夏民族自古以来对茫茫星空的向往与追求,“天问一号”是“天问”系列的首出征,相信在我国先进航天技术的引领下,“天问一号”能突破重重困难,带着我们的愿望成功地踏上那颗神圣的星球!

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