中国星际探测实现从地月系到行星际跨越

2021-05-16 07:54:29 作者: 中国星际探测

我国星际探测 实现从地月系到行星际跨越

本报讯(记者 张航 通讯员 杨璐 陈刚)国家航天局昨天发布消息,科研团队根据祝融号火星车发回遥测信号确认,当天7时18分,天问一号火星探测器的着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

我国首次火星探测任务于2016年正式批复立项,计划通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视,对火星进行全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。天问一号探测器由中国航天科技集团五院抓总研制,它由环绕器和着陆巡视器组成,着陆巡视器包括祝融号火星车及进入舱。

探测器自2020年7月23日成功发射以来,在地火转移阶段完成了1次深空机动和4次中途修正,于今年2月10日成功实施火星捕获,进入大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星。2月24日,天问一号探测器成功实施第三次近火制动,进入周期2个火星日的火星停泊轨道后,对火星开展全球遥感探测,并对预选着陆区进行详查,探测分析地形地貌、沙尘天气等,为着陆火星做准备。

昨天凌晨1时许,天问一号探测器在停泊轨道实施降轨,机动至火星进入轨道。4时许,着陆巡视器与环绕器分离,历经约3小时飞行后,进入火星大气,经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲,成功软着陆于预选着陆区。两器分离约30分钟后,环绕器进行升轨,返回停泊轨道,为着陆巡视器提供中继通信。

中国航天科技集团五院天问一号探测器产品保证经理饶炜介绍,与月球探测任务相比,火星探测不仅要面临数亿公里的遥远距离,而且火星环境与地球环境也有较大差异。火星大气稀薄,受季节、夜昼、火星风暴等影响非常不稳定;火星表面地形复杂,遍布岩石、斜坡、沟壑等障碍物;火星尘暴较地球更为严重。这些因素都给探测器着陆火星带来了极大困难,安全着陆风险非常高。国家航天局表示,此次天问一号任务突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术,实现了我国首次地外行星着陆,是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑。

据悉,天问一号探测器成功登陆火星后,我国第一辆火星车祝融号即将登场。祝融号火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。

9分钟!时速2万千米降至0

本报记者 张航 通讯员 郭睿

昨天,经过约10个月的旅行,天问一号探测器终于成功着陆火星。火星的北半球多平原,南半球多山地,因此天问一号的着陆地点就选择在火星北半球的乌托邦平原南部。虽然是“平原”,但这并不意味探测器可以高枕无忧地降落。

天问一号探测器的整个降落过程大致分为进入——减速——软着陆三步。中国航天科技集团五院总体设计部火星探测器总体主任设计师王闯介绍,天问一号在进入火星大气层以后首先借助火星大气进行气动减速,这个过程它克服了高温和姿态偏差,气动减速完成后天问一号的下降速度下降了90%左右。

紧接着它打开降落伞进行伞系减速,当速度降至100米/秒时,再通过反推发动机进行减速,由大气减速阶段进入动力减速阶段;在距离火星地表100米时,天问一号进入悬停阶段,完成精避障和缓速下降后,着陆巡视器在缓冲机构的保护下,抵达火星表面。

整个过程,天问一号在9分钟内把约2万千米/小时的速度降至0。虽然此前我国已有月表着陆经验,但是此次天问一号火星软着陆任务更加艰难。一方面火星表面存在大气,它比月球表面的环境更复杂;另一方面火星离地球距离更加遥远,通信时延达到20分钟左右,因此整个着陆过程,地球上的科技人员来不及做任何处置,只能靠天问一号自主完成着陆。

五院总体设计部火星巡视器总体主任设计师陈百超说,这是我国首次实施火星探测任务,没有火星环境参数的一手数据,相当于到了一个完全未知的环境,“落火”难度可想而知。

祝融号一周后开启探测

本报记者 张航 通讯员 郭睿

探测火星不仅是工程任务的突破,更是行星科学领域的突破。这次天问一号探测器携带了13种科学载荷,其中7种在火星上空的环绕器上,还有6种科学载荷分布在祝融号火星车上,分别是:多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机。这些载荷设备将开展火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等领域研究,带来火星的第一手资料,也将解答大众的好奇——火星气候究竟是什么样。

火星的环境是出了名的恶劣。要想完成使命,祝融号火星车首先得活下来,这需要它足够强大。如果只是看图片,火星的地貌似乎与地球上的沙漠戈壁无异。但事实上,火星上的风速可达每秒180米,这几乎是地球上台风风速的3倍以上。烈风会掀起大量的沙尘,石块,形成特大沙暴。面对恶劣天气,设计师们给祝融号用上了一种新型材料,这种材料不易沾上灰尘,即使沾上,也可以通过振动将其抖落。

火星表面还密布着石块等障碍物,这就使得火星车行驶需要更加小心翼翼,以免车轮被障碍物卡住。如何让火星车的每一步都走得更加稳妥?中国航天科技集团五院的实验室里,有一台与祝融号一模一样的火星车。当祝融号在火星上遇到复杂的路况时,地球上的火星车将对火星路况进行模拟行驶,确认无误后科研人员才会发出下一步行动指令。

天问一号的着陆巡视器顺利着陆火星后,会与火星上空的环绕器联络,确定工作状态,上传记录的全部数据,传回地球。一切确认后,着陆器将放出导轨,届时祝融号火星车开机,积累到足够能量后行驶抵达火星表面,开始工作。

据悉,祝融号将先进行自检并感知环境,预计一周后开启探测。按照计划,90个火星日后,火星车将结束巡视探测,环绕器也将进行轨道调整,开展环绕科学探测。

“重大飞跃”

“伟大成就”

15日中国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆,在火星上首次留下中国印迹,迈出了中国星际探测征程的重要一步。对此,海外航天官员、专家、媒体分别表示祝贺、赞叹,认为这项火星探测任务的实施是一次“重大飞跃”、一个“伟大成就”。

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