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2000多年前,屈原写了一首长诗《田文》,向天堂提出了170多个问题。
2000多年后,2020年7月23日,田文1号火星探测器搭载长征5号远程四号运载火箭升空。国家商报记者有幸目睹了中国太空探索的这一历史性时刻。
中国为什么要探索火星?火星探索有什么困难?田文一号将执行什么任务?《国家商报》的记者展开了调查和分析。
田文队1比0战胜by/きだ队
7月23日,海南文昌天气晴朗,绿意盎然,与以往没有太大区别。然而,由于田文一号探测器的发射,海南文昌引起了全世界的关注。
由于火箭发射,当地政府对部分路段进行了交通管制,国家商报记者于上午8: 00驱车前往发射观察点。上午9点,在30多度的高温下,大量的人已经集中在附近的海滩上观看发射。其中,有大量的太空爱好者和大量的学生想看田文一号火箭。
由于大量太空爱好者的到来,发射场周围酒店的价格上涨了很多。一位来自广西的航空爱好者告诉记者,他7月20日来到文昌,附近的酒店都满了,所以他不得不住在市区。今天,他早早来到了发射场另一边的海滩。
7月17日上午,长征五号远程四号运载火箭被垂直转移到发射区。23日清晨,田文一号开始加油,9点钟回转平台打开。经过耐心等待,23日上午12时40分左右,长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场发射了田文一号探测器,开始了中国首次独立的火星探测任务。
记者了解到,中国首次火星探测任务于2016年1月获得批准。任务目标是通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡逻探测,获取火星探测的科学数据,为中国的行星探测迈出第一步。2016年4月,中国的火星探测任务正式确立,并宣布将在2020年前后发射火星探测器。
这不是中国第一次尝试探索火星。
为期九天的微型卫星轨道工程师吴霞告诉《国家商报》,中国曾试图在2011年发射火星探测器萤火虫1号,该探测器搭载在俄罗斯福布斯土壤火星探测器上。2011年11月9日,在哈萨克斯坦拜科努尔发射场,俄罗斯天顶号运载火箭同时发射了萤火虫1号和福布斯土壤号。然而,进入太空后,探测器未能改变其轨道,也没有离开地球进入地球火转移轨道。
吴霞告诉记者,俄罗斯在2011年发射的探测器并没有直接进入地球火转移轨道,而是计划在地球轨道上完成几次变轨,然后在多次加速后逃离地球前往火星。然而,长征五号远程四号运载火箭所携带的田文-1号能够一次将五吨多的探测器直接送入地球火转移轨道。
经过近10年的探索,中国航天积累了月球探测工程等方面的经验。,并在深空探测技术方面积累了一定的技术积累。这次发射将独立进行绕航、着陆和巡逻,这意味着在深空探测方面取得了很大进展。
值得一提的是,在这次火星探索之前,中国也有过探索月球的尝试。据吴霞分析,与探月相比,火星的距离更远,环境更复杂,这对通信能力和测控技术是一个很大的考验。
大约7个月后飞往火星
根据公开信息,考虑到风险、成本等因素,从地球到火星的最佳路线是1925年提出的霍尔曼轨道。这个轨道每26个月只能出现一次,霍曼轨道最近的形成时间是2020年夏天。
人类对地球的姐妹星火星的探索始于20世纪60年代,由前苏联和美国牵头。后来,日本、欧洲空局和印度相继加入了这个行列。几十年来,火星探测的成功率只有大约一半。从1960年到1988年,前苏联执行了近20次勘探任务,但没有一次获得完全成功。90年代以后,成功率达到了三分之二左右。
那么,火星探索的困难在哪里?国际航天Federation/きだよ 0号运输委员会副主席、中国航天科工集团第二研究院研究员杨宇光告诉《国家商报》,火星探测需要严格的时间和距离。对深空通信、自主导航制导与控制、自故障检测与修复等都有严格的要求。
以发射时间窗为例,每26个月就有一次好的发射机会,可能要等两年多,所以很多国家会在2020年发射火星探测器。
杨宇光认为,火星探测是一项综合性的宏观工程,它与一个国家的整体空间技术发展水平、产业规模和具体技术领域的进步密切相关。中国航天在这一领域有两个开创性的经验:第一,卫星和航天器从地球轨道重返大气层;第二,嫦娥三号和嫦娥四号在月球表面自主着陆。从理论上讲,这两种技术的结合对火星探测器在火星上安全着陆具有借鉴意义。
近年来,中国的探月工程成功完成了离地探测过程,为深空探测技术积累了许多宝贵经验。然而,杨宇光指出,火星探测比月球探测更具挑战性。月球和地球之间的距离约为360,000 ~ 400,000公里,而火星离地球有5,600万~ 4亿公里。地火的最远距离大约是地球和月球之间距离的1000倍。田文一号的成功发射将为今后执行更加困难和复杂的任务打下良好的基础。
然而,探测器的成功发射只是第一步。之后,田文一号将需要大约七个月的时间飞往火星。吴霞在接受《国家商报》采访时表示,在飞往火星的过程中,田文一号进入绕火轨道是确保探测器与地面通信、及时修正轨道的重要一步。田文一号进入绕火轨道后的主要任务包括:一次性实现火星环绕、着陆和巡逻探测;对火星进行全球综合探测;火星表面的关键区域被仔细巡逻和探索。田文-1探测器三个步骤中的每一步都是对我们的深空探测技术的巨大挑战。
根据国家航天局发布的信息,中国首次火星探测任务的探测器由登陆巡逻(进入舱和探测车)和环绕组成。火星探测器携带七种仪器,火星车携带六种仪器。这项任务的科学目标是实现对火星表面形态、土壤性质、物质组成、水冰、大气、电离层和磁场的科学探索,这有助于对火星建立全面和基本的了解。如果最终成功,这将是全世界第一次在一次任务中实现三个目标。
杨宇光解释说,火星探测器的成功发射只是第一步,从地球飞到火星附近需要半年多的时间。在此过程中,应及时进行技术测量和位置校正,以确保到达火星的准确性。同时,有必要确保充足的能源供应。前往火星时,探测器需要完全摆脱地球引力,这意味着强大的火箭是火星探测的先决条件。此外,在飞往火星的过程中,必须确保每个平台和装载的科学探测设备处于良好状态。任何细节上的问题都可能导致整个任务的失败。
此外,火星大气密度低,环境复杂,这使得探测器很难着陆。为了使探测器安全着陆在火星表面,有必要建立许多大型地面实验室进行反复模拟和验证。
根据国家航天局官方网站的信息,为确保我国首次火星探测任务的顺利完成,我国天基测控系统团队根据任务要求和特点进行了总体设计,并完成了天联1号02卫星和天联2号01卫星系统的任务适应性改造等一系列技术状态准备工作。Skylink卫星是中国的地球同步轨道数据中继卫星,负责天基测控和数据中继功能。它主要为中国在轨航天器提供全球跟踪和数据中继支持,被称为空数据中继站。在中国首次火星探测任务中,该小组将控制两颗中继卫星通过中继跟踪目标,并提供遥测数据中继传输服务。
私人商业航空值得期待
自1996年以来,几乎在每个发射窗口都发射了火星探测器。自从美国宇航局的好奇号探测器2012年登陆火星以来,它一直在发送令人惊叹的火星照片。
2020年,除中国外,美国、阿联酋等国家今年肯定会开展火星探测任务。其中,美国宇航局的“毅力漫游者”计划被多次推迟,最新的计划是在7月30日发射“空号”,乘坐第一架火星直升机“威蒂号”,前往火星寻找火星上可能存在的生命迹象,探索人类登陆和探索火星的道路。
与美国国家航空航天局的一推再推不同,欧洲航天局和俄罗斯航天局原本计划今年探索火星,但放弃了完美的发射窗口,将计划推迟到2022年秋季。
那么,为什么所有国家都聚在一起探索火星呢?在杨宇光看来,每个国家都在积极探索火星,但最终的目标不是搬到火星上去。由于火星和地球在很多方面都很相似,中国第一次独立的火星探索不仅旨在探索火星生命的存在和演化,还旨在了解地球的演化历史,预测地球的未来趋势,同时为人类开辟新的生活领域,寻找潜在的目标。对火星的探索和研究可以更全面地了解太阳系的历史,进一步了解地球的未来发展趋势,进一步促进人类生活的可持续发展。
吴霞表示,包括火星探测在内的深空探测技术在中国仍处于起步阶段,要赶上还任重道远。在吴霞看来,Tai/きだよ的探索和技术积累是无穷无尽的。甚至美国、俄国和其他发射了许多深空探测器的国家,在人类探索宇宙的旅程中也只迈出了一小步。此前,为了模拟火星之旅以及在火星上生活时可能发生的各种情况,俄罗斯和欧洲航天局实施了一项名为500 (mars500)的计划,招募了六名志愿者,并在莫斯科一个密封的空房间里生活了520天,以便科学家们能够观察他们在各种紧急情况下的一举一动。在未来,有很多可以想象的空空间,人类是否可以移民到火星。
此外,尽管火星探索非常困难,但私人空间领域的热度仍然很高。Spacex公司的马斯克是火星的狂热爱好者,他希望在有生之年移民到火星。因此,去火星一直是spacex的首要任务。将宇航员送上“泰空”号只是帮助人类完成了踏上“泰空”号的基础,而星际飞船是实现人类星际旅行梦想的重要组成部分。
那么,在未来,私营商业航空航天企业是否有可能参与相关的产业链?对此,吴霞认为,从目前国内商业航空航天的实力来看,要深入空进行探索还有很长的路要走。然而,随着国家航天技术的不断发展和成熟,也为民营商业航天的发展积累了更多的实力。随着航天技术的积累和商业环境的变化,值得期待的是未来民营商业航天企业参与深航空探索的轨道。
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来源:人民视窗网
标题:出发,咱们火星上见!
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