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萤火一号将探测火星大气和空间 严寒是最大挑战

2011年10月31日00:00北青网李鹏我要评论(0)
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萤火一号将探测火星大气和空间 严寒是最大挑战        

  火星,这个已知的和地球自然条件最接近的星球,一直是人们的探索目标。在俄罗斯、美国、日本、欧洲相继发射火星探测器之后,中国的“萤火一号”也来了,其主要目标是探测火星空间环境、火星大气环境等。

  ■11月迎来两年中最佳发射窗口

  中国首颗火星探测器——“萤火一号”探测器原计划于2009年10月和俄罗斯的“福布斯-土壤”火星探测器一起,搭乘俄罗斯“天顶”运载火箭,从哈萨克斯坦的拜科努尔航天中心发射升空,踏上火星探测征程。后来,由于俄罗斯航天机构没有足够时间对所有组件进行最终测试,计划中的这次火星之旅最终没有成行,只能等待两年后的下一个窗口。

  《国际太空》杂志副主编、空间技术专家庞之浩表示,火星地球两者之间的近距离接触大约每15年才出现一次,每26个月才会出现一次相对较近的距离,而这也是发射火星探测器的好机会。今年11月,火星探测器将会迎来两年来最佳的发射窗口,因此中俄两国的火星探测器决定再次上路。

  目前,已经平安运抵哈萨克斯坦拜科努尔航天发射中心的 “萤火一号”,静静地等待着最后发射时刻的来临。按目前计划,11月8日至20日,“萤火一号”将会与 “福布斯-土壤”一起被俄罗斯“天顶”运载火箭送入太空。

  ■“萤火一号”将探测火星大气和空间

  奔赴火星是一个漫长的历程。由于火星与地球各自以椭圆形轨道围绕太阳公转,两者之间的距离随着其公转位置而发生变化,它们之间的最近距离约为5500万公里,最远距离则要超过4亿公里。中国空间技术研究院高级工程师侯欣宾博士说,大约要经过10个月的飞行,卫星于明年8月至9月才能进入火星轨道。

  进入火星轨道绕火星飞行3圈后,“萤火一号”与“福布斯-土壤”两位“亲密伙伴”将分道扬镳:“福布斯-土壤”变轨到火星圆轨道上寻机登陆火卫一,钻取土壤样品后返回地球;而“萤火一号”将留在火星轨道上一边运行,一边进行科学实验,待完成使命后,它将永远留在浩瀚太空。

  在最开始的设计中,“萤火一号”本体长、宽各约75厘米,高60厘米,两侧太阳帆板展开长近8米,重约115公斤,设计寿命为2年。探测器上携带有等离子体探测包、光学成像仪、磁通门磁强计、掩星探测接收机等有效载荷。

  侯欣宾对记者透露,虽然“萤火一号”因为推迟发射进行了一些局部调整,但是其在总体规格上和原来相比并没有多大的变化,它今年也将继续执行原来既定的工作任务。

  很多人颇为关心的是,“萤火一号”在探测中将要进行哪些工作呢?

  中国科学院空间科学与应用研究中心主任、“萤火一号”工程应用首席科学家吴季透露,“萤火一号”卫星将以探测火星空间环境为目标,与“福布斯-土壤”卫星一起对火星空间环境进行首次联合探测,其主要科学目标是探测火星空间环境、火星大气环境等。其中,对火星电离层剖面的探测,以及对火星磁场、磁层、边界层在太阳活动下有何关系的探测等工作都属人类历史首次。此次征途中,“萤火一号”将拍摄出分辨率达200米的火星全球照片及一些局部照片。

  ■最大挑战来自火星的严寒

  由于距离遥远,在人类当前技术条件下,对火星进行探测的难度要比探测月球大得多。专家表示,在整个探测过程中,“萤火一号”面临最大的挑战来自火星的严寒。预计在到达火星轨道两个月后,“萤火一号”将遭遇7次、最长达8.8小时的“长火影”时期,那时它因进入火星阴影内,太阳能帆板接收不到能量而无法工作,维持运行只能依靠有限的蓄电池。为了保存能量,就必须使部分部件进入休眠状态,待火星飞出“长火影”后,再将这些部件加电唤醒,重新启动工作,由于休眠期间“萤火一号”的周围环境温度只有零下200℃左右,如果“萤火一号”的防寒措施不到位的话,有些部件可能会被“冻死”而不能正常工作。

  如今,人类对火星的相关信息了解依旧十分有限,其电磁环境、力环境、热环境、大气环境等究竟如何人类尚不清楚。另外火星与地球的“对话”有40分钟左右的间隔,即当地面发出指令,卫星要20分钟后才能作出反应,而地球相关研究人员收到信息反馈则又需要20分钟,这都为探测火星增加了难度。

  由于我国还没有建立起完善的深空探测网,准确实时对火星探测器进行跟踪监测是最大的难题。关于“萤火一号”的数据接收问题,吴季透露,其上行命令主要由俄罗斯地面站和欧空局地面站帮忙接收,下行命令则由中国地面站、俄罗斯地面站和欧空局地面站分时段进行接收。其中,中国地面站主要依托国家天文台位于密云的50米射电望远镜和位于云南的40米射电望远镜接收“萤火一号”传回的数据。

  不过吴季坦言,由于距离较远,数据量较大,三个地面站联合起来也只能下载“萤火一号”卫星在探测中获取的5~10%的数据。

  ■中国以后探测火星主要靠自己

  搭载他国航天机构的运载工具探测火星,中国进行火星探测面临着很多不可控的风险,因为俄罗斯方面的原因,“萤火一号”不得不推迟两年发射从而给中方造成很大的损失即是一个明显的例子。

  记者从中国航天科技集团公司了解到,在“萤火一号”的基础上,我国将分步实施,统筹规划,全面开展火星探测研究。

  为了增强中国探测火星的能力,记者从中国空间技术研究院了解到,今后我国火星探测计划将主要由国内自主承担。但截至目前,中国自主火星探测还处于专家深化论证阶段,在未来火星探测任务确定以后,我国在轨道设计、星地通信、自主导航等方面尚有多道难关需要予以攻克。

  庞之浩告诉记者,现在我国正在建设大功率天线、火星探测地面站,以及深空测控网,另外,中国更大推力的运载火箭也在研制之中,这些工程完成以后,中国自主探测火星就要顺利多了。

  ■文/李鹏(YNET.com 北青网)

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