圖為“螢火一號(hào)”衛(wèi)星模型。本報(bào)記者 余建斌攝
本報(bào)記者余建斌
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近日，記者從有關(guān)方面獲悉：中俄聯(lián)合探測(cè)火星活動(dòng)將于今年年底前實(shí)施。屆時(shí)，由我國負(fù)責(zé)研制的“螢火一號(hào)”火星探測(cè)器(圖為“螢火一號(hào)”衛(wèi)星模型。本報(bào)記者余建斌攝)，將與俄羅斯研制的“福布斯—土壤”火星探測(cè)器一起由俄“天頂”運(yùn)載火箭發(fā)射升空前往火星。目前，“螢火一號(hào)”正樣星已啟運(yùn)赴俄，將開展一系列相關(guān)測(cè)試工作。由于發(fā)射窗口長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月，“螢火一號(hào)”將選擇最合適的時(shí)機(jī)，從哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾航天發(fā)射中心發(fā)射。
承擔(dān)我國首次火星探測(cè)計(jì)劃
重約110公斤，到達(dá)火星需10個(gè)月
據(jù)介紹，中俄聯(lián)合火星探測(cè)計(jì)劃2007年確定，雙方將聯(lián)合對(duì)火星及其衛(wèi)星火衛(wèi)一進(jìn)行探測(cè)。根據(jù)協(xié)議，中方負(fù)責(zé)研制“螢火一號(hào)”火星探測(cè)器，將在繞火星軌道上對(duì)火星空間環(huán)境和大尺度地貌進(jìn)行探測(cè)。
“‘螢火一號(hào)’雖然是顆能力有限的小衛(wèi)星，但它科學(xué)目標(biāo)集中，做的事情重要，‘性價(jià)比’很高。”中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心主任、“螢火一號(hào)”工程應(yīng)用首席科學(xué)家吳季說。
“螢火一號(hào)”重量只有110公斤左右，是一顆微小衛(wèi)星。它有一個(gè)雙向平衡展開的太陽電池帆板，用來獲取能源。和地球衛(wèi)星不同，由于火星軌道附近的太陽光能量密度比地球低，因此“螢火一號(hào)”的太陽電池帆板看上去要比地球衛(wèi)星大一些。
從地球飛往火星，“螢火一號(hào)”的星際旅行將長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月，最終將進(jìn)入一個(gè)圍繞火星旋轉(zhuǎn)的大橢圓軌道，其遠(yuǎn)火點(diǎn)距離火星約80000公里，近火點(diǎn)距離火星約800公里。“螢火一號(hào)”將在這個(gè)軌道上運(yùn)行一個(gè)地球年，約120多圈。
瞄準(zhǔn)火星空間環(huán)境領(lǐng)域的首個(gè)探測(cè)器
探測(cè)火星高空大氣和電離層
據(jù)吳季介紹，“螢火一號(hào)”主要是開展對(duì)火星高層大氣和空間環(huán)境的探測(cè)，包括對(duì)火星空間磁場(chǎng)、電離層和粒子分布及其變化規(guī)律，火星大氣離子的逃逸率，火星地形、地貌和沙塵暴，以及火星赤道區(qū)重力場(chǎng)的探測(cè)。
迄今為止，人類對(duì)火星最關(guān)注的問題是火星上是否存在生命，國際上的探測(cè)計(jì)劃主要是針對(duì)火星上是否存在水或者集中于探測(cè)生命跡象。
以太陽系各行星與地球的相似性來排列，火星名列第一。實(shí)際上，人類對(duì)火星的大氣環(huán)境了解得并不多，特別是高層大氣和電離層。吳季舉例說，太陽大爆發(fā)噴出的物質(zhì)，將會(huì)引發(fā)地球空間中的高能粒子流，并轟擊人造衛(wèi)星等航天器，造成大量的衛(wèi)星故障。這還是在地球有很強(qiáng)的地磁場(chǎng)保護(hù)前提下。而火星沒有像地球一樣的磁層保護(hù)，一旦出現(xiàn)太陽爆發(fā)事件，大量的空間高能粒子將轟擊火星表面，這將給人類未來登陸火星帶來嚴(yán)重威脅。然而，目前已經(jīng)發(fā)射的大量探測(cè)器都沒有針對(duì)火星的高層大氣和電離層進(jìn)行探測(cè)，或僅有一些片段的探測(cè)。
“螢火一號(hào)”執(zhí)行我國首個(gè)火星探測(cè)計(jì)劃，在圍繞火星的大橢圓赤道軌道上開展對(duì)火星空間環(huán)境探測(cè)，對(duì)火星的高空大氣和電離層以及大氣與太陽風(fēng)相互作用的區(qū)域?qū)嵤┤嫣綔y(cè)，在人類歷史上還是第一次。
中俄合作深度最大的航天項(xiàng)目
我國自主火星探測(cè)已有計(jì)劃，等待立項(xiàng)
對(duì)中俄兩國而言，中俄聯(lián)合火星探測(cè)計(jì)劃可謂是兩國目前合作深度最大的航天項(xiàng)目。據(jù)介紹，2004年俄羅斯科學(xué)院決定再次實(shí)施對(duì)火衛(wèi)一的探測(cè)。為了擴(kuò)大這次試驗(yàn)計(jì)劃的成果，俄羅斯航天機(jī)構(gòu)決定讓出部分資源，用于搭載國外探測(cè)器。在中俄合作的框架下，中國科學(xué)界獲得了這一機(jī)會(huì)。
目前，我國也正在擬定完全自主的火星探測(cè)計(jì)劃，等待立項(xiàng)。吳季告訴記者，飛往火星開展探測(cè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多方面技術(shù)準(zhǔn)備。包括需要大推力的運(yùn)載火箭將探測(cè)器加速到第二宇宙速度11.2米/秒從而離開地球;需要對(duì)長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月的星際航行實(shí)施精確的軌道測(cè)定;需要對(duì)探測(cè)器實(shí)施巡航段維護(hù)和管理，以確保其在到達(dá)火星時(shí)仍然能夠正常工作;需要實(shí)施超遠(yuǎn)距離的測(cè)控和通信，接收來自數(shù)億公里遠(yuǎn)的火星探測(cè)器發(fā)回的微弱信號(hào)。此外，還需要探測(cè)器具備很強(qiáng)的自主姿態(tài)控制和運(yùn)行能力。
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