


阿聯(lián)酋的號中和美“希望”號、中國“天問一號”和美國“毅力”號探測器將在本月內(nèi)相繼造訪火星
(神秘的國天國毅地球uux.cn報道)據(jù)環(huán)球時報:北京時間9日晚,阿聯(lián)酋的問號“希望”號探測器成功實現(xiàn)“太空剎車”,進(jìn)入火星環(huán)繞軌道。力號這不但標(biāo)志著阿拉伯世界的探測第一次火星探測任務(wù)取得標(biāo)志性突破,而且還拉開今年火星探測的本月大幕。在“希望”號之后,內(nèi)相中國的繼造天問一號探測器和美國“毅力”號探測器也將在本月內(nèi)相繼造訪火星。
一個月迎來三位地球來客
美國“太空”網(wǎng)站9日稱,訪火2月7日的希望“火星新年”剛剛過去,這顆紅色星球就將相繼迎來3位地球來客。阿聯(lián)北京時間9日23時許,酋的器阿聯(lián)酋“希望”號探測器經(jīng)過長達(dá)7個月的長途旅行,終于抵達(dá)火星附近開始關(guān)鍵一步。阿聯(lián)酋航天局在社交媒體上表示,“希望”號將在沒有人工干預(yù)的情況下,進(jìn)行長達(dá)27分鐘的“太空剎車”。“探測器啟動6臺發(fā)動機全力工作,以消耗自身攜帶的一半燃料為代價,將飛行速度從每小時12.1萬公里降低到每小時1.8萬公里,進(jìn)而進(jìn)入火星環(huán)繞軌道。”阿聯(lián)酋副總統(tǒng)兼總理阿勒馬克圖姆表示,“阿聯(lián)酋有史以來首次將阿拉伯世界帶入深空新領(lǐng)域。
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進(jìn)入火星環(huán)繞軌道后,“希望”號并不會在火星表面著陸,而是圍繞火星進(jìn)行各項測量工作。它將研究火星大氣及火星日周期和季節(jié)周期,獲得火星氣候變化的規(guī)律。同時,“希望”號也讓阿聯(lián)酋成為美國、蘇聯(lián)、歐洲航天局和印度之后,成功探測火星的第五個國家和地區(qū)。
《科學(xué)美國人》網(wǎng)站9日稱,由于火星探測任務(wù)需要考慮地球與火星的位置關(guān)系,適合火星探測器發(fā)射的時間窗口期相對較短,因此集中于2020年夏季發(fā)射的各國火星探測器將集中在2月抵達(dá)火星。中國天問一號探測器將在“希望”號抵達(dá)火星后的24小時內(nèi),也嘗試進(jìn)入火星環(huán)繞軌道。“這是中國的第一個獨立的行星際飛行任務(wù),代表著中國航天的雄心和能力邁出一大步”。美國“毅力”號探測器則將于2月18日抵達(dá)火星。
進(jìn)入火星軌道難在哪里
中國航天專家龐之浩9日告訴《環(huán)球時報》記者,為被火星引力捕獲,火星探測器在準(zhǔn)備進(jìn)入火星軌道時要調(diào)整飛行姿態(tài),將發(fā)動機的噴管朝向前方,待到時機恰當(dāng)時發(fā)動機點火開機,以降低探測器的速度,僅有一次機會。由于火星距離地球比月球距離地球遠(yuǎn)得多,通信的延時在10分鐘以上,所以地面無法對這一制動過程進(jìn)行實時監(jiān)控,只能依靠探測器自主執(zhí)行。為此地面指揮人員需要提前為探測器注入姿態(tài)調(diào)整和制動“剎車”的有關(guān)控制程序數(shù)據(jù)。
另外,探測器進(jìn)入火星軌道時的制動“剎車”時機和大小要十分精準(zhǔn),如果制動點火時間過長或過猛,探測器速度下降過多,就會一頭撞上火星;如果制動點火時間過短或過輕,探測器飛行速度過快,就會沿拋物線軌跡飛離火星,導(dǎo)致進(jìn)入火星軌道失敗。只有“剎車”時機和時長都分秒不差,才能形成理想的捕獲軌道。
美國“太空”網(wǎng)站也表示,火星探測器的“太空剎車”難度非常大,美蘇火星探測器都曾在這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)“折戟沉沙”。例如1974年蘇聯(lián)“火星4號”探測器由于制動發(fā)動機失效,“剎車失靈”導(dǎo)致速度過快而沒能進(jìn)入火星軌道。1999年美國“火星氣候軌道器”在試圖進(jìn)入火星環(huán)繞軌道時則因為飛行軌跡距離火星太近,導(dǎo)致探測器在進(jìn)入火星大氣層后不久就解體損毀。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn),這是因為它的飛行系統(tǒng)軟件使用英制單位,而地面人員輸入?yún)?shù)時使用公制單位,由此造成的混淆導(dǎo)致探測器出現(xiàn)導(dǎo)航偏差。
中美探測器后續(xù)著陸還有挑戰(zhàn)
“科學(xué)美國人”網(wǎng)站稱,歷次火星探測任務(wù)的成功率只有不到一半,經(jīng)過“太空剎車”進(jìn)入火星軌道這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)后,那些需要在火星著陸的探測器還要通過“恐怖7分鐘”的考驗:火星探測器在短短7分鐘內(nèi)要克服高溫,自主完成由大量步驟組成的減速著陸過程。考慮到火星大氣極為稀薄,因此這個減速過程的挑戰(zhàn)比在地球上著陸更大。
報道稱,雖然美國“毅力”號探測器抵達(dá)火星的時間較晚,但它在進(jìn)入火星軌道后就將直接嘗試著陸。相比之下,中國對火星環(huán)境的了解還不夠充分,天問一號進(jìn)入火星軌道后將首先展開環(huán)境探測,預(yù)定在5月登陸火星。
相關(guān)報道:火星三國演義迎高潮 “希望號”一馬當(dāng)先進(jìn)入環(huán)火軌道
(神秘的地球uux.cn報道)據(jù)中國航天報(尼摩):北京時間2月10日凌晨,阿聯(lián)酋的希望號火星探測器經(jīng)過6個多月的飛行,成功進(jìn)入火星軌道,正式開啟火星探測任務(wù),成為今年中國、美國、阿聯(lián)酋三國火星探測任務(wù)中首先抵達(dá)火星軌道的探測器,也為今年阿聯(lián)酋成立50周年獻(xiàn)上了一份大禮。
阿聯(lián)酋“希望號”火星任務(wù)團(tuán)隊科學(xué)家艾哈邁德·哈馬迪表示,“希望號”最終將運行在近地點2萬公里、遠(yuǎn)地點4.3萬公里的橢圓軌道上,對包括火星大氣等在內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行探測。那么,“希望號”是一個怎樣的探測器呢?
阿拉伯世界首個火星探測器
“希望號”于2020年7月20日05時58分,由日本H-2A運載火箭發(fā)射升空。該探測器是阿聯(lián)酋乃至阿拉伯世界的第一個火星探測器,重量為1.5噸,它的探測載荷均由美國包辦研制,探測器總裝制造也由美國科羅拉多大學(xué)大氣和空間物理實驗室(LASP)負(fù)責(zé),阿聯(lián)酋團(tuán)隊深度參與了研制工作。
“希望號”的科學(xué)任務(wù)相當(dāng)獨特,這項任務(wù)代表了阿拉伯世界邁向深空探測的雄心。說到阿拉伯世界,除了宗教特色外,大家更熟悉的是該地方石油資源豐富,但缺乏發(fā)展其他產(chǎn)業(yè)尤其是制造業(yè)的動力。不過,石油畢竟是不可再生資源,阿拉伯世界也不乏有識之士,正在努力開展科學(xué)研究,力爭發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè),改變“土豪”暴發(fā)戶的形象。
2014年7月,阿聯(lián)酋總統(tǒng)扎伊德宣布,阿聯(lián)酋將啟動火星探測器項目,該探測器被稱為阿聯(lián)酋火星任務(wù)(EMM),將用于研究火星大氣和氣候。
阿聯(lián)酋副總統(tǒng)兼總理拉希德之前表示,EMM是對后代實實在在的投資,它不僅將對人類(火星)知識作出貢獻(xiàn),也是阿拉伯文明的一個里程碑。
雖然EMM大小和重量在人類火星探測器中并不出眾,但將激勵數(shù)以百萬計的阿拉伯年輕人,鼓勵其創(chuàng)新和科學(xué)研究,因此,阿聯(lián)酋特意將該探測器命名為“希望號”。
“借雞下蛋”跟著學(xué)
由于阿聯(lián)酋沒有雄厚和扎實的航天技術(shù)基礎(chǔ),“希望號”的研制只能“借雞下蛋”。
“希望號”的3個載荷中,探測成像儀由LASP負(fù)責(zé),阿聯(lián)酋穆罕默德•本•拉希德空間中心參與研制;火星紅外光譜儀由美國亞利桑那大學(xué)和阿聯(lián)酋的拉希德空間中心合作研制;火星紫外光譜儀由美國LASP研制。值得一提的是,“希望號”的總裝工作也由LASP負(fù)責(zé)完成,因此,阿聯(lián)酋在該項目中的參與度并不高。
這也屬于正常現(xiàn)象,阿聯(lián)酋第一次開展深空探測,又沒有相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ),出錢請高手做,自己參與跟著學(xué),這本就是合理的道路,等到熟悉了管理和組織流程,再引進(jìn)技術(shù)建立基礎(chǔ),才會有自己獨立研制探測器的可能。
阿聯(lián)酋的衛(wèi)星工業(yè)就是這樣起步的。2006年,阿聯(lián)酋的拉希德空間中心和韓國合作研制第一顆衛(wèi)星,10多年來先后發(fā)射了Nayif-1納衛(wèi)星以及迪拜星1號和2號遙感衛(wèi)星,2018年10月還發(fā)射了完全由阿聯(lián)酋設(shè)計和生產(chǎn)的哈利法衛(wèi)星。“希望號”可以看做是阿聯(lián)酋在深空探測領(lǐng)域從學(xué)習(xí)、引進(jìn)到自主研制道路的開始。
“希望號”不僅在高科技領(lǐng)域有著先導(dǎo)作用,在社會發(fā)展上也有不小的示范作用。該探測器的阿聯(lián)酋研制團(tuán)隊包括150名工程師,他們的平均年齡只有35歲,而且其中1/3為女性工程師,這在由于傳統(tǒng)文化等原因?qū)е屡噪y以“拋頭露面”的阿拉伯世界尤其難能可貴。
其中,“希望號”的幕后功臣是一位年僅35歲的女性。她叫莎拉·阿米里,是阿聯(lián)酋內(nèi)閣的先進(jìn)科學(xué)大臣,同時也是阿聯(lián)酋航天局、科學(xué)家理事會的主席,以及本次火星探測任務(wù)的副指揮。
阿米里接受媒體采訪時表示,“希望號”能夠激勵國家,讓民眾仰望星空,展開對未來的想象。
探測器獨具特色
“希望號”包括探測器設(shè)計、研制、地面系統(tǒng)和發(fā)射服務(wù),總共耗資約2億美元。
該探測器由拉希德空間中心牽頭策劃和管理,項目自2014年公開啟動以來,成為新一代阿拉伯科學(xué)家和工程師的“催化劑”。
在“希望號”的研制中,拉希德空間中心以此前成功發(fā)射的迪拜遙感星和哈利法衛(wèi)星為基礎(chǔ),和美國聯(lián)合研制了探測器平臺以及3個探測載荷,為掌握深空探測技術(shù)打下了基礎(chǔ)。
該探測器的太陽能電池板供電能力約600瓦,平臺和載荷耗電量約480瓦,它裝有一個1.5米直徑的高增益天線和3個低增益天線,X波段通信帶寬可達(dá)1.6兆。
雖然“希望號”是阿聯(lián)酋的第一個火星探測器,但它有美國科研機構(gòu)的鼎力相助,科研起點并不低。
另外,“希望號”攜帶的探測多光譜相機分辨率為8公里,用于探測水、冰、沙塵暴、氣溶膠和火星大氣逃逸等現(xiàn)象,主要服務(wù)于火星大氣探測;紅外光譜儀分辨率300公里,一周能對火星進(jìn)行60次觀測,用于觀測沙塵暴、水汽和冰雪,研究火星水循環(huán)和氣候問題;紫外光譜儀工作波段100-170納米,主要用于測量火星熱層,以及氣態(tài)氫和氧從火星大氣逃離的情況。
總的說來,“希望號”的探測載荷主要用于研究火星大氣動力學(xué)數(shù)據(jù),和美國的MAVEN探測器非常相似,不過它的具體測量和研究范圍又和MAVEN存在差異,兩者可以說是具有互補性。
獨具一格的軌道設(shè)計
“希望號”的軌道設(shè)計獨具一格,它的軌道轉(zhuǎn)移時間為211天,隨后變軌插入火星軌道,在捕獲軌道上運行2個多月后,最終進(jìn)入近地點2萬公里、遠(yuǎn)地點4.3萬公里的橢圓軌道。
“希望號”的設(shè)計壽命為2年,延長壽命2年,預(yù)計2025年結(jié)束任務(wù)。該探測器使用了前所未有的獨特軌道,其工作軌道的近地點甚至比插入火星軌道時的近地點還要高很多,這就意味著任務(wù)結(jié)束千百年后,它也不會落到火星上,避免了對火星可能造成的污染。更重要的是,高軌道也有助于探測器居高臨下,更好地對火星大氣進(jìn)行全面觀測和研究。
總之,“希望號”著眼于火星大氣研究,獨特的軌道和載荷將得到前所未有的火星大氣數(shù)據(jù),填補人類探測火星的空白。同時,它將幫助科學(xué)家首次建立全面的火星大氣層模型,有助于解決諸如火星大氣如何逃逸等關(guān)鍵問題,加深人類對火星的了解。