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火星,我们来啦

来源:遥感 时间:2023/6/15
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年7月23日12时41分,中国文昌航天发射场,“长征5号”遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器,点火升空!发射成功!!!我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器。火箭成功将探测器送入预定轨道。天问一号探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后,到达火星附近,通过“刹车”完成火星捕获,进入环火轨道,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。(来源:央视新闻)

据国家航天局7月17日公布,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后,垂直转运至发射区,计划于7月下旬择机实施中国首次火星探测任务“天问一号”。

中国首次火星探测任务计划的第一阶段顺利实施。开启火星探测之旅,迈出了我国行星探测第一步。天问一号探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后,到达火星附近,通过“刹车”完成火星捕获,进入环火轨道,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。

后续,在测控系统支持下,将飞行约7个月抵达火星,其间进行深空机动和中途修正。探测器进入环火轨道并经过制动后,通过2至3个月的环绕飞行后首选进入窗口,其间在着陆区上空对着陆区开展探测。探测器择机实施降轨机动,着陆巡视器与环绕器分离。环绕器升轨返回到停泊轨道,为着陆过程提供中继通信。着陆巡视器进入火星大气,依次完成配平翼展开、降落伞开伞、大底分离、背罩分离、动力减速、悬停、避障及缓速下降、着陆缓冲等动作,软着陆于火星表面。着陆后,火星车与着陆平台解锁分离。火星车驶离着陆平台,开始巡视探测。着陆巡视器安全着陆后,环绕器进入中继轨道,为火星车提供中继通信,兼顾科学探测。火星车完成探测任务后,环绕器进入使命轨道,开展火星全球遥感探测,兼顾火星车扩展任务中继通信。

一、火星探测的意义何在,为什么要探测火星?

1、“似”乎是人类未来的家园!火星是和地球环境最相似的星球,从远古,就一直是人类视野里的红色目标。在太阳系八大行星中,其物理性质和化学性质与地球最为相近。火星拥有高山、平原和峡谷等多种地形,南方充满陨石撞击的高地和峡谷,北方则多是被熔岩填平的平原,由于自转轴倾角和自转周期与地球相近,火星的昼夜长短及四季变化与地球也几乎一样。以往的探测发现了存在水的证据,火星上是否存在孕育生命条件以及火星是地球过去还是地球未来,成为火星研究重大科学问题。研究火星对认识地球演变具有非常重要的比较意义。

2、“近”是我们的能力可能延伸(提高)!基于现有航天能力,飞行时间8-10个月可到达,相比更远的行星和卫星,任务周期较合适;火星的环境,会使得机器人、电源、星际驻留(人类驻/住火星)等技术可以验证,成为可能。因此在载人登月之后,火星成为人类登陆行星的首选目标。由于火星相对地球距离较为遥远,对发射(火箭)、轨道(测控)、控制(飞控)、通信和电源(探测器)等技术和系统都提出了很高的要求。考虑到风险、成本等因素,地球航天器到火星的最佳路线为年提出的“霍曼轨道”。由于该轨道每26个月才能出现一次,且最近“霍曼轨道”形成时间为年7月-8月,所以必须在此刻实施任务!

3、“难”是我们的拼搏目标!月球探测任务相比,火星探测任务的难度更大(真的很难!!!)。但越艰难,我们越要迎难而上!具体这次哪里难?(也就是说哪里是技术突破点?)

任务起点高,技术跨度太大!任务环境新,任务不确定性大设计是全新的,没有参考,完全自主。关键环节多,攻关难度大关键性、单点性环节多,捕获制动、器箭分离、EDl过程开伞、动力减速(7min,km,4.8km/s)等等。研制周期短,地面验证试验难度大试验项目多、跨系统试验多、试验规模大

二、这次带来多少载荷?(13种)(一)环绕器科学载荷(7种)1.中分辨率相机,用于获取火星全球遥感影像图。2.高分辨率相机,用于对着陆区和高科学价值区域成像。3.次表层雷达,用于开展火星表面次表层结构、极地区冰层探测。4.矿物光谱分析仪,用于探测火星表面的矿物种类、含量和空间分布情况。5.磁强计,用于探测火星空间磁场环境。6.离子与中性粒子分析仪,用于对太阳风以及火星空间离子和中性粒子的能量、通量和成分进行测量。7.能量粒子分析仪,用于获取火星空间环境中能量粒子的能谱通量和元素成分数据。(二)火星车科学载荷(6种)1.导航/地形相机,用于为火星车提供导航和定位依据,获取着陆区及巡视区高分辨率三维图像。2.多光谱相机,用于探测火星表面物质类型分布,获取巡视区可见、近红外波段的图像。3.次表层雷达,用于探测巡视区次表层地质结构。4.表面成分探测仪,用于获取紫外至近红外谱段的高分辨率的光谱特征信息。5.表面磁场探测仪,用于探测巡视区局部磁场。6.气象测量仪,用于探测巡视区环境气温等气象环境。

三、这次的国际合作火星探测是科学探索工程,任务实施中开展了多项合作。与欧空局、阿根廷在任务测控方面互相支持;与法国、奥地利等国开展多个载荷的联合定标并合作开展数据分析。

四、任务目标我国实施的首次火星探测任务,是在年1月经党中央、国务院批准立项的,任务目标是在年通过一次发射,实现年的火星环绕、着陆和巡视探测,迈出我国行星探测的第一步。具体目标是:1、工程目标突破火星制动捕获、进入/下降/着陆(EDL)、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术,实现火星环绕探测和巡视探测,获取火星探测科学数据,实现我国在深空探测领域的技术跨越。建立完整配套的深空探测工程体系,包括设计、制造、试验、飞行任务实施、科学研究、工程管理以及人才队伍,推动我国深空探测可持续发展。2、科学目标·研究火星形貌与地质构造特征。·研究火星表面土壤特征与水冰分布。·研究火星表面物质组成。·研究火星大气电离层及表面气候与环境特征。·研究火星物理场与内部结构。五、任务组成天问一号任务由国防科工局、国家航天局统一组织,由工程总体和探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用等系统组成。工程总体由国家航天局探月与航天工程中心承担,主要负责工程总体方案设计,研制总要求、研制任务书和计划制订,以及工程总体协调与组织实施等工作。探测器系统(中国空间技术研究院):探测器由着陆巡视器(进入舱和火星车,中国空间技术研究院)和环绕器(上海航天技术研究院)组成。运载火箭系统(中国运载火箭技术研究院):运载火箭采用长征五号遥四运载火箭,全箭为两级半构型,每台助推采用2台液氧/煤油发动机,均使用无毒无污染推进剂。本次发射是长征五号系列运载火箭首次应用性发射,将探测器直接送入地火转移轨道。发射场系统(中国卫星发射测控系统部):发射任务由文昌航天发射场组织实施,采用“新三垂”测发模式和远距离测发控方式。测控系统(中国卫星发射测控系统部):测控系统由北京航天飞行控制中心、运载火箭测控系统、中继卫星系统、近地航天测控网、深空测控网、VLBI测轨分系统和国际联网站组成。地面应用系统(国家天文台):地面应用系统主要由运行管理、数据接收、数据预处理、数据管理、科学应用与研究等5个分系统组成。

正如取之于中国历史的“天问”这个工程名称,厚植于文化精髓,跨越出千年求索,体现着我们中国人的厚重底蕴以及我们迈向未知深空的勇气和毅力!火星就在那,宇宙就在那,今天,我们出发了,火星,我们来啦!

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