2020年錯過火星 就要再等兩年

2019-07-15 09:07:35  來源:中國青年報

“我們將通過火星衛星、火星著陸器、火星車天地聯合探測火星。目前,火星車已經做好。”中國科學院院士歐陽自遠在近日舉行的2019軟件定義衛星高峰論壇上透露這一消息。

根據國家航天局此前的消息,我國準備在2020年發射火星探測器,次年登陸火星。探測器將由長征五號運載火箭在海南文昌發射場發射。

歐陽自遠當天同時提到,“丟了(2020年)這個機會,對不起,兩年零兩個月以后,才能再發射一次(探測器),否則到不了火星”。

這是因為,地球距離火星近點約為5500萬公里,最遠點則超過4億公里,地球繞著太陽轉一圈是365天,而火星繞著太陽轉一圈大概是687天,只有地球與火星夾角為70°時發射探測器才能如期抵達火星——而這個機會窗口,每隔26個月才有一次。

“有時候地球在太陽的這一側,火星則在太陽的另一側,不經計算地發射,探測器很難抵達火星。只有趕在地球和火星達到一定夾角時,在地球上發射探測器才能成行。”歐陽自遠說。

發射之后,火星探測器還要經過至少7個月的飛行,才能抵達火星軌道。

根據統計,人類歷史上探測火星已有45次,但成功的只有18次,成功率僅40%。

到火星去做什么?

“首先是大家最為關心的問題:火星上究竟有沒有生命?”歐陽自遠說,火星探測的首要科學問題,就是期望在探測火星生命活動信息上有所突破。這包括現在生命的信息,過去是否存在過生命,火星生命生存的條件和環境,生命起源和地外生命探索。

其二是為火星本體科學積累資料,包括火星磁層、電離層與大氣層的探測與環境科學,火星地形地貌特征,火星表面物質組成與分布,地質特征與構造,火星內部結構成分探測,火星的起源與演化以及太陽系起源與演化,等等。

其三是探討火星的長期改造、人類移民、建立人類第二個棲息地的前景。其總目標是為人類社會的持續發展服務。

“地球受到太多的自然威脅,加上人類自身的一些行為,未來很可能不再宜居。我們一定要在太陽系里找到一個對象,探討能否把它變成第二個地球,讓人類能夠大量地遷居到上面去。”歐陽自遠說,目前來看,唯一可能的天體就是火星。

他相信,通過人類的智慧和長期努力,火星這顆貧瘠的行星能夠被改造成一個擁有蔚藍色天空、綠色平原、藍色湖泊的新世界,成為人類的“第二家園”。地球和火星這一對行星,也有望成為人類社會持續發展的“姐妹共同體”。

當天,歐陽自遠還透露了我國月球探測的最新進展。他說,肩負完成中國探月階段任務的嫦娥五號,將實現多個首次,主要包括實現中國首次地外天體自動采樣返回、首次在月球表面自動采樣、探測器首次從月面起飛、首次在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接、首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球,等等。

據他透露,嫦娥五號將在月球正面著陸,著陸點距離美國阿波羅計劃的著陸點較遠,大概相隔1000多公里——“那里會有新的現象、新的發現!”

中國航天科技集團總工程師、探月三期工程副總設計師孫為鋼曾披露,嫦娥五號探測器一分為二,分為著陸上升組合體與軌返組合體,其中軌返組合體繼續環月飛行,而著陸上升組合體經變軌和動力下降飛行,在月面預定區域軟著陸。

著陸上升組合體著陸后,將進行備受矚目的“月面取樣”,也就是月面樣品采集、封裝。

歐陽自遠說,嫦娥五號抵達月球以后,探測器將用電鏟鏟取月球土壤,同時自動打鉆鉆取巖芯。樣品全部取到后,將放置上升器,進行無污染的嚴密封裝。

接下來就是返回地球:上升器從著陸上升組合體中分離,在月面點火起飛,進入交會對接軌道。在這一軌道,將有一艘“飛船”——軌返組合體在月球空間等候。完成交會對接后,軌返組合體將月球樣品從上升器轉移至返回器內,軌返組合體再與上升器分離。

“這一次對接,將是‘針尖’對‘麥芒’的對接,地球上根本無法提供數據和測控支持,看都看不見。”歐陽自遠說。

接下來,軌返組合體將進入月地轉移軌道,在距離地球一定高度時,返回器從軌返組合體中分離——從這里,飛向地球。

歐陽自遠說,返回器在返回地球時,將遇到大氣層高速摩擦的問題,嚴重時有可能被燃燒殆盡。科學家將采取“打水漂”的方法來解決這一問題,即讓返回艙在大氣層上層“彈跳”出去再回來,速度下降后,再進行大氣層的“穿行”。

這一方法已得到試驗驗證。2014年11月,再入返回飛行試驗返回器在內蒙古四子王旗預定區域順利著陸,標志著我國已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回關鍵技術。此舉也為嫦娥五號任務的實施奠定了堅實基礎。

歐陽自遠建議,在深空探測方面,我國應圍繞空間科學重大問題,統籌開展太陽、類地行星、巨行星和小天體的探測,突破深空探測核心技術,建立科學研究和工程技術體系,使我國基本具備探測太陽系主要天體的能力,在深空探測領域達到國際先進水平。

“在深空探測上,中國應該飛得更遠,中國也有能力飛得更遠!”他說。

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