中國(guó)首顆火星探測(cè)器“螢火一號(hào)”同俄羅斯“福布斯－土壤”探測(cè)器于北京時(shí)間9日4時(shí)16分在位于哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾發(fā)射場(chǎng)搭乘俄運(yùn)載火箭發(fā)射升空。

圖為螢火一號(hào)和火星的模擬圖

　　我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器“螢火一號(hào)”順利升空

　　將“螢火一號(hào)”和“福布斯－土壤”送入太空的是俄羅斯“天頂－2SB”運(yùn)載火箭。升空后，“福布斯－土壤”探測(cè)器上的主發(fā)動(dòng)機(jī)將開(kāi)始工作，并通過(guò)3次點(diǎn)火將兩個(gè)探測(cè)器送入環(huán)火星軌道，全部飛行過(guò)程將歷時(shí)300天左右。

　　由中國(guó)自主研發(fā)的“螢火一號(hào)”探測(cè)器長(zhǎng)、寬各約75厘米，高60厘米。兩側(cè)太陽(yáng)帆板展開(kāi)近8米，質(zhì)量約115公斤，設(shè)計(jì)壽命2年。探測(cè)器上攜帶等離子體探測(cè)包、光學(xué)成像儀、磁通門磁強(qiáng)儀、掩星探測(cè)接收機(jī)等4類有效載荷。它將對(duì)火星進(jìn)行為期一年的在軌探測(cè)，其任務(wù)包括探測(cè)火星及其空間環(huán)境、揭示類行星空間演化特征等。

　　航天專家認(rèn)為，盡管其他國(guó)家已向火星發(fā)射過(guò)約20個(gè)探測(cè)器，然而尋找水和生命痕跡及探究火星表面物理化學(xué)特性是這些航天器的探測(cè)重點(diǎn)。與之不同的是，“螢火一號(hào)”將重點(diǎn)探測(cè)火星高層大氣和電離層等空間環(huán)境。這不但對(duì)揭示火星演化史十分重要，而且還為中國(guó)下一步進(jìn)行深空探測(cè)打下基礎(chǔ)。

　　據(jù)俄航天署公布的消息，總質(zhì)量達(dá)13.5噸的俄“福布斯－土壤”探測(cè)器將環(huán)繞火星軌道飛行數(shù)月，并進(jìn)行一系列探測(cè)。隨后，其著陸艙將在火衛(wèi)一上選擇適合地點(diǎn)并著陸。著陸艙上的兩個(gè)機(jī)械臂將在火衛(wèi)一表面收集質(zhì)量約200克的土壤并將其放置于返回艙內(nèi)。隨后，“福布斯－土壤”的返回艙將帶著這些樣品離開(kāi)火衛(wèi)一，并用10至11個(gè)月的時(shí)間重返地球。而探測(cè)器上的其他星載儀器將繼續(xù)對(duì)火星的氣候和軌道空間進(jìn)行長(zhǎng)期探測(cè)。

　　據(jù)悉，如果“螢火一號(hào)”和“福布斯－土壤”兩顆探測(cè)器能夠順利進(jìn)入預(yù)定軌道，人類將首次實(shí)現(xiàn)利用處于不同位置的兩個(gè)航天器來(lái)同時(shí)對(duì)火星電離層和磁場(chǎng)進(jìn)行研究。俄羅斯聯(lián)邦航天署副署長(zhǎng)達(dá)維多夫此前在接受新華社記者采訪時(shí)說(shuō)，聯(lián)合探測(cè)火星對(duì)俄中雙方而言意義重大，希望這一項(xiàng)目能夠最終圓滿成功。

　　揭秘中國(guó)火星探測(cè)器螢火一號(hào)將飛行3.5億公里

　　8月25日，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星準(zhǔn)確進(jìn)入太陽(yáng)與地球引力平衡點(diǎn)——距離地球約150萬(wàn)公里的拉格朗日L2點(diǎn)的環(huán)繞軌道，成為太陽(yáng)系中飛得最遠(yuǎn)的中國(guó)來(lái)客，但這樣的距離相對(duì)于螢火一號(hào)的旅程來(lái)說(shuō)也只能算是“小巫見(jiàn)大巫”，后者將飛行約3.5億公里，在此過(guò)程中邁出中國(guó)深空探測(cè)的重要一步。

　　中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心主任、螢火一號(hào)工程應(yīng)用首席科學(xué)家吳季透露，自1960年以來(lái)，人類已經(jīng)向火星發(fā)射了40多個(gè)探測(cè)器，其中15次成功進(jìn)入了火星軌道，8次成功著陸，并釋放了3輛火星巡視車。但是，這些探測(cè)計(jì)劃的科學(xué)目標(biāo)幾乎都是追蹤水的痕跡、發(fā)現(xiàn)生命信號(hào)，其軌道也大都是極軌圓軌道。只有俄羅斯的“福波斯2號(hào)”曾經(jīng)對(duì)火星的空間環(huán)境開(kāi)展過(guò)探測(cè)，但只工作了三個(gè)月就與地面失去聯(lián)系。因此人類對(duì)火星的高層大氣、電離層、磁層環(huán)境和太陽(yáng)風(fēng)的相互作用等都了解甚少，螢火一號(hào)正好填補(bǔ)了此項(xiàng)空白，在國(guó)際上具有重要地位。

　　火星，當(dāng)前國(guó)際深空探索中的最熱目的地，即將迎來(lái)一位不到120公斤的小個(gè)子“游客”。別看它貌不驚人，卻將為今年已屢創(chuàng)輝煌的中國(guó)航天史再添上絢麗的一筆。如果說(shuō)天宮一號(hào)發(fā)射成功讓中國(guó)人在近地空間駐留更長(zhǎng)時(shí)間成為可能的話，那么，它則會(huì)把我們的視野帶到更遙遠(yuǎn)的深空。

　　螢火一號(hào)，我國(guó)首枚火星探測(cè)器，已于日前成功運(yùn)達(dá)哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾發(fā)射場(chǎng)，預(yù)計(jì)將于11月9日凌晨搭乘俄羅斯的“天頂”號(hào)運(yùn)載火箭與“福布斯—土壤”探測(cè)器一起發(fā)射升空。

　　先遣部隊(duì)，開(kāi)啟火星探測(cè)之門

　　自中國(guó)國(guó)家航天局2000年宣布空間科學(xué)成為我國(guó)民用航天的重要組成部分以來(lái)，中國(guó)空間探測(cè)的步伐就從未停止，地球空間雙星探測(cè)計(jì)劃、月球探測(cè)工程先后上馬并取得階段性進(jìn)展。8月25日，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星準(zhǔn)確進(jìn)入太陽(yáng)與地球引力平衡點(diǎn)——距離地球約150萬(wàn)公里的拉格朗日L2點(diǎn)的環(huán)繞軌道，成為太陽(yáng)系中飛得最遠(yuǎn)的中國(guó)來(lái)客，但這樣的距離相對(duì)于螢火一號(hào)的旅程來(lái)說(shuō)也只能算是“小巫見(jiàn)大巫”，后者將飛行約3.5億公里，在此過(guò)程中邁出中國(guó)深空探測(cè)的重要一步。

　　在我國(guó)深空探測(cè)的整體設(shè)想中，火星無(wú)疑是最為重要的探測(cè)對(duì)象。中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心主任、螢火一號(hào)工程應(yīng)用首席科學(xué)家吳季在接受本報(bào)專訪時(shí)表示：“中國(guó)科學(xué)家很早以前就有探測(cè)火星的愿望，并利用國(guó)外探測(cè)數(shù)據(jù)做了一些工作。由于第一次探測(cè)必須先用軌道器而不是著陸器進(jìn)行圍繞探測(cè)，因此，螢火一號(hào)可以被比喻為我國(guó)火星探測(cè)的先遣部隊(duì)?！?/p>

　　火星探測(cè)難道只是為了滿足人們的好奇心嗎？還是蘊(yùn)含更為現(xiàn)實(shí)的動(dòng)因呢？吳季介紹，研究火星就相當(dāng)于研究地球的歷史和未來(lái)。地球雖然在太陽(yáng)系中極為特殊，成為人類目前唯一的家園，但這種情況絕非一成不變。歷史上，地球就曾出現(xiàn)過(guò)像現(xiàn)在的火星一樣、異常寒冷的時(shí)期。作為地球的近鄰，火星的地質(zhì)環(huán)境和很多基本參數(shù)都和地球接近，面對(duì)目前全球變暖的趨勢(shì)，我們同樣有理由發(fā)問(wèn)：未來(lái)地球會(huì)不會(huì)變得太熱，以致于海水都蒸發(fā)掉，成為第二顆火星？這些問(wèn)題只有通過(guò)比較其他行星的歷史和現(xiàn)狀才能得到答案。

　　國(guó)際合作，探索火星空間環(huán)境

　　螢火一號(hào)這回是搭了俄羅斯的火衛(wèi)一探測(cè)器“福布斯—土壤”的“順風(fēng)車”，據(jù)吳季介紹，俄羅斯科學(xué)院再次實(shí)施火星探測(cè)計(jì)劃后，火箭留有一定的運(yùn)載余量，于是主動(dòng)邀請(qǐng)中國(guó)參加該計(jì)劃并搭載一個(gè)微小衛(wèi)星。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，在還沒(méi)有建立起真正的深空測(cè)控網(wǎng)之前，借用俄羅斯的飛船一同飛往火星并開(kāi)展聯(lián)合探測(cè)，可以大大地將我國(guó)科學(xué)家利用自主的探測(cè)數(shù)據(jù)深入開(kāi)展對(duì)火星研究的時(shí)間提前。在此背景下，螢火一號(hào)應(yīng)運(yùn)而生。

　　螢火一號(hào)此次肩負(fù)的主要使命是對(duì)火星的空間環(huán)境展開(kāi)探測(cè)。俄羅斯科學(xué)院宇宙空間研究所所長(zhǎng)列夫·澤廖內(nèi)近日表示，即將升空的俄“福布斯－土壤”和中國(guó)螢火一號(hào)火星探測(cè)器將幫助兩國(guó)科學(xué)家加深對(duì)火星大氣的了解，這將是人類首次利用兩個(gè)處于不同位置的航天探測(cè)器同時(shí)對(duì)火星電離層和磁場(chǎng)進(jìn)行研究。

　　吳季透露，自1960年以來(lái)，人類已經(jīng)向火星發(fā)射了40多個(gè)探測(cè)器，其中15次成功進(jìn)入了火星軌道，8次成功著陸，并釋放了3輛火星巡視車。但是，這些探測(cè)計(jì)劃的科學(xué)目標(biāo)幾乎都是追蹤水的痕跡、發(fā)現(xiàn)生命信號(hào)，其軌道也大都是極軌圓軌道。只有俄羅斯的“福波斯2號(hào)”曾經(jīng)對(duì)火星的空間環(huán)境開(kāi)展過(guò)探測(cè)，但只工作了三個(gè)月就與地面失去聯(lián)系。因此人類對(duì)火星的高層大氣、電離層、磁層環(huán)境和太陽(yáng)風(fēng)的相互作用等都了解甚少，螢火一號(hào)正好填補(bǔ)了此項(xiàng)空白，在國(guó)際上具有重要地位。

　　深空測(cè)控，面臨3大嚴(yán)峻考驗(yàn)

　　清華大學(xué)航空航天學(xué)院副院長(zhǎng)李俊峰在接受本報(bào)采訪時(shí)表示，此次發(fā)射螢火一號(hào)，技術(shù)驗(yàn)證或者說(shuō)實(shí)驗(yàn)的成分更多一些，以便積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為以后獨(dú)立開(kāi)展火星等行星的深空探測(cè)工作夯實(shí)基礎(chǔ)。他告訴記者，俄羅斯的“天頂”號(hào)運(yùn)載火箭就像“老司機(jī)”一樣經(jīng)驗(yàn)豐富，螢火一號(hào)成功進(jìn)入火星軌道的問(wèn)題應(yīng)該不大，難題在于跟組合系統(tǒng)分離后如何開(kāi)展深空測(cè)控和通信。

　　經(jīng)過(guò)40多年發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)完全有能力研制出包括月球探測(cè)器和火星探測(cè)器在內(nèi)的各類探測(cè)器。吳季坦言，螢火一號(hào)在技術(shù)上最大的挑戰(zhàn)是“小”。受發(fā)射重量限制，螢火一號(hào)之輕，在人類歷史上也屬罕見(jiàn)。載荷小，距離遠(yuǎn)，任務(wù)重，螢火一號(hào)的火星征程可謂荊棘遍布。

　　挑戰(zhàn)之一來(lái)自于7個(gè)長(zhǎng)達(dá)8.8個(gè)小時(shí)的火星陰影，在此期間探測(cè)器將得不到來(lái)自太陽(yáng)的能量，只能讓部分部件進(jìn)入休眠狀態(tài)，屆時(shí)周圍環(huán)境溫度低于零下200℃，螢火一號(hào)隨時(shí)面臨“凍死”的危險(xiǎn)；其次，超遠(yuǎn)距離會(huì)帶來(lái)信號(hào)衰減和傳輸時(shí)延等困難，更何況我國(guó)還沒(méi)有覆蓋全球的深空探測(cè)網(wǎng)，仍需俄羅斯和歐洲空間局的地面站幫忙分時(shí)段接收信號(hào)，但即使3個(gè)地面站聯(lián)合起來(lái)，也只能下載螢火一號(hào)獲取的5%到10%的數(shù)據(jù)；此外就是多星定向的問(wèn)題，即往地球傳送數(shù)據(jù)時(shí)要對(duì)地球定向、拍攝火星時(shí)儀器要對(duì)火星定向、太陽(yáng)能帆板還要隨時(shí)對(duì)太陽(yáng)定向……這對(duì)探測(cè)器的姿態(tài)控制來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的難關(guān)。

　　火星探測(cè)大事記

　　1960年10月10日：前蘇聯(lián)向火星發(fā)射第一枚探測(cè)器，但這枚探測(cè)器連火星環(huán)繞軌道都沒(méi)有到達(dá)。

　　1962年11月1日：前蘇聯(lián)發(fā)射了“火星１號(hào)”探測(cè)器，成功進(jìn)入前往火星的軌道，但在飛離地球１億公里左右時(shí)與地面失去聯(lián)系，通常被看作是人類火星探測(cè)的開(kāi)端。

　　1964年11月28日：美國(guó)“水手4號(hào)”開(kāi)始８?jìng)€(gè)月的火星之旅，成為有史以來(lái)第一枚成功到達(dá)火星并發(fā)回?cái)?shù)據(jù)的探測(cè)器。

　　1971年5月31日：美國(guó)“水手９號(hào)”升空，成為第一個(gè)火星軌道飛行器。它首次拍攝到火星全貌。

　　1996年12月4日：美國(guó)發(fā)射“火星探路者”，攜帶“旅居者”號(hào)火星車登陸火星?？茖W(xué)家根據(jù)發(fā)回的圖片信息判定，火星曾經(jīng)溫暖和潮濕。

　　1998年7月3日：日本發(fā)射“希望”號(hào)探測(cè)器，成為世界上第3個(gè)發(fā)射火星探測(cè)器的國(guó)家，但“希望號(hào)”于2003年12月9日被迫放棄。

　　2001年4月7日：美國(guó)發(fā)射“奧德賽”火星探測(cè)器，標(biāo)志著美國(guó)火星探測(cè)計(jì)劃重新啟動(dòng)。2002年，“奧德賽”發(fā)現(xiàn)火星表面和近地表層中可能有豐富的冰凍水，但這一問(wèn)題目前存在爭(zhēng)議。

　　2003年6月10日：攜帶“勇氣”號(hào)火星車的美國(guó)“火星探測(cè)流浪者”號(hào)探測(cè)器發(fā)射升空，2004年１月３日在火星表面成功著陸。

　　2007年2月25日：歐洲航天局的“羅塞塔”彗星探測(cè)器靠近火星飛行，順利完成利用火星引力調(diào)整飛行速度和軌道的任務(wù)。

　　2007年8月4日：美國(guó)發(fā)射“鳳凰號(hào)”探測(cè)器，它在火星北極區(qū)域登陸后收集了冰樣，而且還發(fā)現(xiàn)火星表面土壤的化學(xué)成分與海水非常類似。11月10日后“鳳凰號(hào)”與地面失去聯(lián)系。

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