祝融著陸遙寄“家書” 中國火星探測開啟新征程

劉 峣

2021年05月20日08:11  來源:人民網-人民日報海外版
 
原標題:祝融著陸遙寄“家書” 中國火星探測開啟新征程

  中國腳步踏上“熒惑” 祝融著陸遙寄“家書”

  火星探測開啟新征程

  熒惑(中國對火星的古稱)已至,求索無疆。5月15日,中國首次火星探測任務天問一號著陸巡視器安全“到站”,著陸烏托邦平原,紅色火星第一次留下了中國印跡。

  從2020年7月23日發射升空以來,天問一號經歷了近300天的長途跋涉,順利完成了探火任務“繞、著、巡”中的前兩步目標。隨著祝融號火星車進入巡視探測的工作狀態,更多的火星奧秘將呈現在人們面前。

  著陸:跨越“生死”考驗

  “目前,全世界已進行的21次火星著陸任務中隻有9次成功,難度系數極高!”在傳回地球的第一封“家書”中,祝融號火星車“講述”了著陸火星的驚魂時刻。

  安全著陸火星,既要選擇地形平坦的著陸區,還得趕上合適的天氣狀況。

  火星表面天氣惡劣,每年都會形成幾場巨大的沙塵暴。沙塵暴可能改變著陸巡視器下降過程的動力學參數,影響安全性,沙塵粒子也可能附著在探測器表面,甚至鑽入內部,造成儀器設備故障,導致火星車失去能源供應。

  航天科技集團五院總體設計部火星巡視器總體主任設計師陳百超說,中國首次實施火星探測任務,對火星的環境特別是大氣等參數沒有一手數據,難度和挑戰可想而知。

  為此,在被火星引力捕獲后,天問一號環繞器此前在火星停泊軌道上進行了長達3個月的“准備工作”,對預選著陸區開展多維度探測,一方面探測地形地貌,另一方面獲取著陸區附近區域的氣象狀況,最終確定了5月中下旬著陸的穩妥選擇。

  著陸的過程同樣充滿凶險。專家表示,火星表面存在大氣,比月球表面的環境更為復雜。同時,火星離地球的距離也比月球更加遙遠,通信時延最長接近20分鐘。這意味著科研人員無法隨時監測和控制探測器,很多高難度的任務隻能靠天問一號自主完成。

  從進入火星大氣層到最終著陸的過程中,天問一號經歷了“生死9分鐘”——在不到10分鐘的時間裡將2萬千米/小時的速度降到0。最終,著陸巡視器在緩沖機構和氣囊的保護下穩穩降落在火星表面。

  巡視:展露一身“技藝”

  “地質學家說,我的軟著陸區很可能是一個古海洋所在地,有很高的科學價值,很可能會取得意想不到的科學成果。”祝融號火星車在“家書”中寫道。

  據專家介紹,地處火星北半球的烏托邦平原是太陽系中最大的撞擊盆地,直徑約3300千米。有科學假說認為,烏托邦平原曾經有海洋,並存在著與水有關的地貌特征,有待進一步探測。

  中國首次火星探測任務總設計師張榮橋說,烏托邦平原相對平緩,安全著陸是后續開展科學研究的前提。同時,從科學探測的意義角度來看,天問一號著陸點附近應該是古海洋與陸地的交接面,在這附近開展科學探測的潛力巨大。

  “目前,我還在著陸巡視器內。經過短暫調整后,出倉並開展巡視探測。期待全方位了解火星,並且回傳珍貴的數據和照片給大家哦!”著陸火星后,祝融號火星車目前仍處於適應和“體檢”狀態。幾天后,祝融號將自主駛離著陸器,抵達火星表面並開展巡視探測,完成“繞、著、巡”任務的最后一步。同時,巡視器與著陸器還將進行兩器互拍,火星的“真容”也將隨之公布。

  祝融號火星車的設計壽命為3個火星月,由於火星上的一天比地球略長(火星自轉周期約為24小時37分鐘),相當於約92個地球日。按照計劃,約90個火星日后,祝融號火星車將完成巡視探測,順利“收工”。

  為了在短暫的3個月內獲取更多有效的科學探測數據,祝融號火星車具備了“一身技藝”——共載有6種科學儀器,包括多光譜相機、次表層探測雷達、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀和導航地形相機等。通過全力的巡視探測,祝融號將為中國帶來火星研究的第一手資料,推動對火星空間環境、地表形貌特征、土壤表層結構等課題的研究。

  未來:進行環繞探測

  “就在昨天(5月17日),我和環繞器已建立了器間通信鏈路,第一次通過環繞器傳回了遙測數據。”在第二封“家書”中,祝融號火星車“匯報”說,自己正在按計劃開展周圍環境感知和狀態檢查,各系統工作一切正常。同時,天問一號環繞器已實施第四次近火制動,順利進入周期為8.2小時中繼通信軌道,成為地球和火星之間的“信使”,進行“地火傳書”。

  祝融號在火星表面忙碌工作的同時,位於停泊軌道的天問一號環繞器也“閑不住”。專家表示,著陸巡視器安全著陸后,環繞器會停留在通信中繼軌道,轉發各種信息數據回地球,同時也向火星車傳達來自地球的指令。

  環繞器不只是“信使”,也是探索火星的重要主力。天問一號環繞器共攜帶了7台科學儀器,分別是中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜探測儀、火星磁強計、火星離子與中性粒子分析儀和火星能量粒子分析儀,能夠在多軌道高度對火星進行整體性、全球性、綜合性研究。

  環繞器的工作時間也比祝融號火星車長不少,既要兼顧火星車的中繼,還要進行“全球覆蓋”的環繞科學探測。按照計劃,在90個火星日后,天問一號環繞器將進行軌道調整,進入近火點265公裡、遠火點1.2萬公裡的軌道,對火星表面開展至少1個火星年(約2個地球年)的近距離遙感探測。

  天問一號任務之后,中國的行星探測計劃將邁向縱深。據了解,2030年前后,中國將實施火星採樣返回、木星系探測等任務,目前正在開展關鍵技術研究,更多的“天問”系列任務,將使中國的行星探測邁向更遠的深空。

(責編:木勝玉、朱紅霞)

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