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火星探测开启新征程

 荧惑(中国对火星的古称)已至,求索无疆。5月15日,中国首次火星探测任务天问一号着陆巡视器宁静“到站”,着陆乌托邦平原,红色火星第一次留下了中国印迹。

  从2020年7月23日发射升空以来,天问一号经历了近300天的远程跋涉,顺利完成了探火任务“绕、着、巡”中的前两步目标。随着祝融号火星车进入巡视探测的事情状态,更多的火星秘密将泛起在人们面前。

  着陆:跨越“生死”考验

  “目前,全世界已进行的21次火星着陆任务中只有9次乐成,难度系数极高!”在传回地球的第一封“家信”中,祝融号火星车“讲述”了着陆火星的惊魂时刻。

  宁静着陆火星,既要选择地形平坦的着陆区,还得遇上合适的天气状况。

  火星外貌天气恶劣,每年都市形成几场巨大的沙尘暴。沙尘暴可能改变着陆巡视器下降历程的动力学参数,影响宁静性,沙尘粒子也可能附着在探测器外貌,甚至钻入内部,造成仪器设备故障,导致火星车失去能源供应。

  航天科技集团五院总体设计部火星巡视器总体主任设计师陈百超说,中国首次实施火星探测任务,对火星的情况特别是大气等参数没有一手数据,难度和挑战可想而知。

  为此,在被火星引力捕捉后,天问一号围绕器此前在火星停泊轨道上进行了长达3个月的“准备事情”,对预选着陆区开展多维度探测,一方面探测地形地貌,另一方面获取着陆区四周区域的气象状况,最终确定了5月中下旬着陆的稳妥选择。

  着陆的历程同样充满凶险。专家体现,火星外貌存在大气,比月球外貌的情况更为庞大。同时,火星离地球的距离也比月球越发遥远,通信时延最长接近20分钟。这意味着科研人员无法随时监测和控制探测器,许多高难度的任务只能靠天问一号自主完成。

  从进入火星大气层到最终着陆的历程中,天问一号经历了“生死9分钟”——在不到10分钟的时间里将2万千米/小时的速度降到0。最终,着陆巡视器在缓冲机构和气囊的掩护下稳稳降落在火星外貌。

  巡视:展露一身“武艺”

  “地质学家说,我的软着陆区很可能是一个古海洋所在地,有很高的科学价值,很可能会取自得想不到的科学结果。”祝融号火星车在“家信”中写道。

  据专家介绍,地处火星北半球的乌托邦平原是太阳系中最大的撞击盆地,直径约3300千米。有科学假说认为,乌托邦平原曾经有海洋,并存在着与水有关的地貌特征,有待进一步探测。

  中国首次火星探测任务总设计师张荣桥说,乌托邦平原相对平缓,宁静着陆是后续开展科学研究的前提。同时,从科学探测的意义角度来看,天问一号着陆点四周应该是古海洋与陆地的交接面,在这四周开展科学探测的潜力巨大。

  “目前,我还在着陆巡视器内。经过短暂调整后,出仓并开展巡视探测。期待全方位了解火星,而且回传珍贵的数据和照片给各人哦!”着陆火星后,祝融号火星车目前仍处于适应和“体检”状态。几天后,祝融号将自主驶离着陆器,抵达火星外貌并开展巡视探测,完成“绕、着、巡”任务的最后一步。同时,巡视器与着陆器还将进行两器互拍,火星的“真容”也将随之宣布。

  祝融号火星车的设计寿命为3个火星月,由于火星上的一天比地球略长(火星自转周期约为24小时37分钟),相当于约92个地球日。凭据计划,约90个火星日后,祝融号火星车将完成巡视探测,顺利“收工”。

  为了在短暂的3个月内获取更多有效的科学探测数据,祝融号火星车具备了“一身武艺”——共载有6种科学仪器,包罗多光谱相机、次表层探测雷达、火星外貌身分探测仪、火星外貌磁场探测仪、火星气象丈量仪和导航地形相机等。通过全力的巡视探测,祝融号将为中国带来火星研究的第一手资料,推动对火星空间情况、地表形貌特征、土壤表层结构等课题的研究。

  未来:进行围绕探测

  “就在昨天(5月17日),我和围绕器已建设了器间通信链路,第一次通过围绕器传回了遥测数据。”在第二封“家信”中,祝融号火星车“汇报”说,自己正在按计划开展周围情况感知和状态检查,各系统事情一切正常。同时,天问一号围绕器已实施第四次近火制动,顺利进入周期为8.2小时中继通信轨道,成为地球和火星之间的“信使”,进行“地火传书”。

  祝融号在火星外貌忙碌事情的同时,位于停泊轨道的天问一号围绕器也“闲不住”。专家体现,着陆巡视器宁静着陆后,围绕器会停留在通信中继轨道,转发种种信息数据回地球,同时也向火星车转达来自地球的指令。

  围绕器不只是“信使”,也是探索火星的重要主力。天问一号围绕器共携带了7台科学仪器,划分是中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪和火星能量粒子分析仪,能够在多轨道高度对火星进行整体性、全球性、综合性研究。

  围绕器的事情时间也比祝融号火星车长不少,既要兼顾火星车的中继,还要进行“全球笼罩”的围绕科学探测。凭据计划,在90个火星日后,天问一号围绕器将进行轨道调整,进入近火点265公里、远火点1.2万公里的轨道,对火星外貌开展至少1个火星年(约2个地球年)的近距离遥感探测。

  天问一号任务之后,中国的行星探测计划将迈向纵深。据了解,2030年前后,中国将实施火星采样返回、木星系探测等任务,目前正在开展要害技术研究,更多的“天问”系列任务,将使中国的行星探测迈向更远的深空。



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