探月工程的成功實施為中國首次自主火星探測打下了堅實的基礎,但是火星與月球環境差異非常大,這些差異使得火星探測任務的關鍵技術既有一定的繼承性,也有自己的特色。
中國的火星探測器由兩部分組成,一部分是在火星上空環繞火星飛行的環繞器,另一部分是降落在火星表面“邊走邊探測”的著陸巡視器。環繞器在火星上空飛行,不僅可以對火星進行全球性的探測,還可以為火星表面的著陸巡視器提供中繼通訊服務,搭建起地球與著陸巡視器的溝通橋樑。
著陸巡視器由進入艙和火星車兩部分組成,進入艙幫助火星車著陸在火星表面,著陸後火星車便與進入艙分離,在火星表面進行巡視探測。這樣一來,環繞器和火星車就構成了對火星的“一天一地”多方位探測。中國這種同時實現環繞探測和巡視探測的方式,在國際上也是首次。
“登火”“登月”大不同
上面提到火星與月球環境差異非常大,因此火星探測與月球探測大有不同。
首先,月球作為地球的衛星主要繞地球公轉,而火星是行星,與地球一樣繞太陽公轉。理論上,月球探測每個月都有發射機會,而火星探測需要地球與火星處在一個特定的相對位置,因此每26個月才出現一次發射機會。這些差異都要求在軌道設計和總體規劃方面具備更強的能力。
其次,月球與地球的距離為36萬~40萬千米,而火星距離地球為5600萬~4億千米,地火最遠距離約為地月距離的1000倍,無線電訊號從火星附近傳輸到地球最長需花費23分鐘。中國首次自主火星探測將使中國的深空探測能力提升至4億千米遠的空間。
此外,火星上太陽輻射更加微弱,只有地球和月球的約43%。這對中國首次自主火星探測的探測器在太陽能的獲取和溫度控制等方面提出了更高的要求。
最後,火星的大氣十分稀薄。火星表面大氣密度約為地球的1%,同時存在強風和沙塵天氣,這些都使得在火星著陸更為困難和複雜。中國首次自主火星探測將突破火星環繞、著陸、巡視探測這類特殊關鍵技術。
隨著世界經濟、社會和科技的發展,人類對探索太陽系的起源與演化、尋找地外生命、拓展生存空間的需求越來越迫切,深空探測是人類探索宇宙奧秘、追尋生命起源的重要手段。火星作為在太陽系中距離地球較近、自然環境與地球最為類似的行星,成為了人類走向深空的重要探測目標。
中國首次自主火星探測不僅在於探究火星生命的存在和演化過程等問題,更可以藉此瞭解地球的演化歷史和預測地球的未來變化趨勢,同時也為人類開闢新的生存空間尋找潛在的目標。探測和研究火星,最終目的是為了地球和人類,是為人類社會的可持續發展服務。隨著對火星認識的加深,也許有一天人類可以像電影《火星救援》裡那樣,在火星基地裡生活、工作、種土豆……(作者單位:中國科學院國家天文臺)
探月工程的成功實施為中國首次自主火星探測打下了堅實的基礎,但是火星與月球環境差異非常大,這些差異使得火星探測任務的關鍵技術既有一定的繼承性,也有自己的特色。
中國的火星探測器由兩部分組成,一部分是在火星上空環繞火星飛行的環繞器,另一部分是降落在火星表面“邊走邊探測”的著陸巡視器。環繞器在火星上空飛行,不僅可以對火星進行全球性的探測,還可以為火星表面的著陸巡視器提供中繼通訊服務,搭建起地球與著陸巡視器的溝通橋樑。
著陸巡視器由進入艙和火星車兩部分組成,進入艙幫助火星車著陸在火星表面,著陸後火星車便與進入艙分離,在火星表面進行巡視探測。這樣一來,環繞器和火星車就構成了對火星的“一天一地”多方位探測。中國這種同時實現環繞探測和巡視探測的方式,在國際上也是首次。
“登火”“登月”大不同
上面提到火星與月球環境差異非常大,因此火星探測與月球探測大有不同。
首先,月球作為地球的衛星主要繞地球公轉,而火星是行星,與地球一樣繞太陽公轉。理論上,月球探測每個月都有發射機會,而火星探測需要地球與火星處在一個特定的相對位置,因此每26個月才出現一次發射機會。這些差異都要求在軌道設計和總體規劃方面具備更強的能力。
其次,月球與地球的距離為36萬~40萬千米,而火星距離地球為5600萬~4億千米,地火最遠距離約為地月距離的1000倍,無線電訊號從火星附近傳輸到地球最長需花費23分鐘。中國首次自主火星探測將使中國的深空探測能力提升至4億千米遠的空間。
此外,火星上太陽輻射更加微弱,只有地球和月球的約43%。這對中國首次自主火星探測的探測器在太陽能的獲取和溫度控制等方面提出了更高的要求。
最後,火星的大氣十分稀薄。火星表面大氣密度約為地球的1%,同時存在強風和沙塵天氣,這些都使得在火星著陸更為困難和複雜。中國首次自主火星探測將突破火星環繞、著陸、巡視探測這類特殊關鍵技術。
隨著世界經濟、社會和科技的發展,人類對探索太陽系的起源與演化、尋找地外生命、拓展生存空間的需求越來越迫切,深空探測是人類探索宇宙奧秘、追尋生命起源的重要手段。火星作為在太陽系中距離地球較近、自然環境與地球最為類似的行星,成為了人類走向深空的重要探測目標。
中國首次自主火星探測不僅在於探究火星生命的存在和演化過程等問題,更可以藉此瞭解地球的演化歷史和預測地球的未來變化趨勢,同時也為人類開闢新的生存空間尋找潛在的目標。探測和研究火星,最終目的是為了地球和人類,是為人類社會的可持續發展服務。隨著對火星認識的加深,也許有一天人類可以像電影《火星救援》裡那樣,在火星基地裡生活、工作、種土豆……(作者單位:中國科學院國家天文臺)