http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 13:27:16 來源:《科技日報》

我國首個火星探測器“螢火一號”目前已通過研製階段的試驗考核和驗證,將轉入“待發”狀態,預計於今年下半年升空,2010年到達火星並開展科學探測。
火星探測項目是繼載人航天工程、探(tan)月(yue)工(gong)程(cheng)之(zhi)後(hou)我(wo)國(guo)又(you)一(yi)個(ge)重(zhong)大(da)空(kong)間(jian)探(tan)索(suo)項(xiang)目(mu),也(ye)是(shi)我(wo)國(guo)首(shou)次(ci)開(kai)展(zhan)的(de)地(di)外(wai)行(xing)星(xing)空(kong)間(jian)環(huan)境(jing)探(tan)測(ce)活(huo)動(dong)。這(zhe)一(yi)項(xiang)目(mu)由(you)我(wo)國(guo)與(yu)俄(e)羅(luo)斯(si)合(he)作(zuo)開(kai)展(zhan)。據(ju)介(jie)紹(shao),“螢火一號”有關的探測任務,包括探測火星及其空間環境、探尋火星“水為什麼消失的秘密”、揭示類地行星空間環境演化特征等,從而為我國下一步的深空探測打下基礎。
“螢火一號”主要任務是探測火星附近空間環境,為我國下一步深空探測打基礎
在浩瀚的宇宙中,地球像一個孤獨的孩子。太空中還有別“人”ma?congdiyigeyangwangxingkongderenkaishi,renleijiumeiyoutingzhiguoduidiwaishengmingdetansuo。erhuoxing,zhegeyizhidehediqiuzirantiaojianzuijiejindexingqiuyizhishirenmentansuomubiao。zaieluosi、美國、日本、歐洲相繼發射火星探測器之後,我們中國人,也要去火星上空一看究竟了!
近日,記者獨家專訪到火星探測器“螢火一號”項目的參與者、北京航空航天大學宇航學院徐世傑教授,為你揭開我國第一顆火星探測器的神秘麵紗。
——衛星解讀——
“螢火一號”長著三對大“翅膀”
“螢火一號”的個頭兒小,隻有110公斤,和它的美國前輩“勇氣號”“機遇號”180公斤,以及計劃將要發射的新型火箭車600公斤的體重相比,“螢火一號”算得上是火星探測器家族中的“輕騎兵”“小個子”。
它主體部分長75厘米,寬75厘米,高60厘米,兩側共有6塊太陽能帆板,展開7.85米。如此小巧玲瓏的身體上卻長出三對大“翅膀”,隻因火星上太陽光照強度低,隻有地球的二分之一左右,帆板要夠大才能給“螢火一號”提供充足的能量。
——飛天軌跡——
搭火衛一的“順風車”
“螢火一號”如何上天,也是人們關心的問題。由於我國目前還沒有獨立探測火星的能力,“螢火一號”隻能搭乘俄羅斯的“天頂”號運載火箭上天,與它同時上火星的還有俄羅斯的火衛一探測器“福布斯—格朗特”(亦稱“福布斯—土壤”)。
今年10月,“螢火一號”將會被發射上天。屆時,“一箭雙星”將在距地麵200公裏的遠軌道飛行4小時,然後飛到距地麵1萬公裏的過渡橢圓軌道做26小時的無動力飛行。之後,伴隨著火箭主發動機的再次啟動,“螢火一號”徹底告別地球,進入從地球到火星的雙曲線軌道,和“福布斯”同甘共苦地共同飛行11個月。在聯合飛行的過程中,兩顆衛星通過電纜連接在一起,“螢火一號”的能量由“福布斯”供給。
“螢火一號”將飛行3.5億公裏
到達火星軌道後,火箭會找一個相對合適的位置把“螢火一號”放下。這個位置非常重要,它和“螢火一號”的速度和方向共同決定了將來火星探測的起點。為什麼不能是“絕對”合適呢?因為火箭上的“福布斯”還要探測火衛一,隻能在探測火衛一的路上把“螢火一號”放到一個相對合適的位置。
“就像搭別人的順風車,很難要求人家把你送到家門口,隻能路上找個合適地方把你放下,你再自己想辦法走剩下的路。”徐世傑打了個形象的比方。
到2010年8月之後,兩顆衛星正式分道揚鑣,“福布斯”將轉途去探測“火衛1”。“螢火一號”則進入繞火星的橢圓形軌道,在“近火點”(距離火星最近的點)800公裏、“遠火點”80000公裏、軌道傾角正負5度的火星大橢圓軌道上,展開它的太陽帆板,正式開始履行它的火星探測使命。
整個過程,“螢火一號”將飛行3.5億公裏。
——重要任務——
探測火星附近空間環境
“螢火一號”去火星做什麼?徐世傑告訴記者,它的主要任務是拍照和探測火星附近空間環境,為我國下一步火星探測打基礎。
“螢火一號”攜帶的行李中有幾件“重型武器”:光學成像儀,將對火星和火衛一進行攝影;磁通門磁強計,測量火星上空的磁場強度、太陽輻射強度和高能粒子等等,了解火星外環境;掩星探測接收機,用“掩星法”探測火星大氣層和電離層,信號從火星到達地球時,可以通過火星大氣層對信號的折射作用了解火星大氣的情況;等離子探測包,探測火星周圍的等離子態。
探測火星表麵水消失之謎
火星上到底有沒有生命?這是人們最想知道的問題。水是生命的象征,徐世傑告訴記者,美國發射的著陸探測器“鳳凰號”“機遇號”和“勇氣號”都(dou)發(fa)現(xian)了(le)水(shui)的(de)痕(hen)跡(ji)。探(tan)測(ce)器(qi)一(yi)鏟(chan)子(zi)下(xia)去(qu)露(lu)出(chu)了(le)白(bai)色(se)的(de)物(wu)質(zhi),第(di)二(er)天(tian)白(bai)色(se)痕(hen)跡(ji)消(xiao)失(shi)了(le),這(zhe)說(shuo)明(ming)可(ke)能(neng)是(shi)水(shui)分(fen)蒸(zheng)發(fa)了(le),但(dan)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)是(shi)幹(gan)冰(bing)。目(mu)前(qian)水(shui)的(de)痕(hen)跡(ji)發(fa)現(xian)很(hen)多(duo),但(dan)並(bing)沒(mei)有(you)直(zhi)接(jie)發(fa)現(xian)水(shui),所(suo)以(yi)還(hai)不(bu)能(neng)最(zui)後(hou)確(que)定(ding)火(huo)星(xing)上(shang)是(shi)否(fou)有(you)水(shui)。
“螢火一號”一個重要任務是探測研究火星表麵水的消失機製。
徐世傑說:“水(shui)是(shi)火(huo)星(xing)存(cun)在(zai)生(sheng)命(ming)的(de)必(bi)要(yao)條(tiao)件(jian),但(dan)不(bu)是(shi)充(chong)分(fen)條(tiao)件(jian)。微(wei)生(sheng)物(wu)會(hui)釋(shi)放(fang)甲(jia)烷(wan),所(suo)以(yi)甲(jia)烷(wan)曾(zeng)被(bei)看(kan)做(zuo)是(shi)微(wei)生(sheng)物(wu)存(cun)在(zai)的(de)證(zheng)據(ju)。對(dui)火(huo)星(xing)生(sheng)命(ming)的(de)探(tan)測(ce)估(gu)計(ji)還(hai)會(hui)持(chi)續(xu)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)。”
——麵臨挑戰——
beijingdaxuediqiuyukongjiankexuexueyuanjiaoweixinjiaoshouzengshuoguo,zaihangtianjie,huoxingyouhangtianqidefenmuzhicheng。huoxingtancechuqiyousanfenzhierdetanceqidouyishibaigaozhong。
徐世傑證實了這個說法:“探火星風險比較大。我做過統計,到去年12月為止,人類共發射了38個火星探測器,隻有20個成功。上世紀60年代初期開始的第一階段失敗尤其多。發射幾小時後爆炸的、發射後失去信號的、登陸失敗的……各種情況都有。而成功的定義是順利完成撞擊、飛掠、繞火、登陸等預定任務。”
那麼,我們的“螢火一號”將要麵臨哪些困難呢?
麵臨-200℃的嚴寒考驗
“螢火一號”,麵臨的最大挑戰就是來自火星的嚴寒。
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在整個探測過程中,它將遭遇7次所謂“長火影”的長期火星陰影,時間長達8.8個小時。此時,火星將運行至探測器和太陽之間,主要依靠太陽能的“螢火一號”為了保存能量,不得不進入休眠狀態。然後,它在“長火影”結束後再加電喚醒。而經過8.8個多小時的休眠,“螢火一號”的周圍環境溫度達到-200℃以下,過低的溫度會影響機器休眠時的運行,如果機器被“凍死”,就不能在通電後“活”過來。“‘長火影’是小家夥不得不過的一道關。”
遙控遙測是製約瓶頸
“目前製約‘螢火一號’奔向火星的瓶頸還有遙控遙測,”徐世傑坦言:“‘螢火一號’拍pai攝she照zhao片pian後hou,如ru果guo我wo們men無wu法fa接jie收shou這zhe樣yang的de微wei弱ruo信xin號hao,就jiu必bi須xu將jiang數shu據ju傳chuan給gei俄e羅luo斯si,再zai由you俄e羅luo斯si傳chuan給gei我wo們men。我wo們men還hai沒mei有you建jian立li像xiang美mei國guo那na樣yang覆fu蓋gai全quan球qiu的de深shen空kong探tan測ce網wang。”
美國沿經度方向每隔120度就設立了測控聯合體,三個綜合探測站分別設在西班牙的馬德裏郊區、澳大利亞的堪培拉附近和美國加利福尼亞一個叫金石的小城附近。依靠數個拋物麵直徑達到36—70米(mi)的(de)大(da)天(tian)線(xian),美(mei)國(guo)科(ke)學(xue)家(jia)可(ke)以(yi)對(dui)微(wei)弱(ruo)的(de)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)接(jie)收(shou)和(he)分(fen)析(xi),獲(huo)取(qu)來(lai)自(zi)外(wai)太(tai)空(kong)的(de)數(shu)據(ju)。中(zhong)國(guo)如(ru)果(guo)依(yi)靠(kao)國(guo)內(nei)建(jian)測(ce)控(kong)站(zhan),目(mu)前(qian)僅(jin)能(neng)在(zai)烏(wu)魯(lu)木(mu)齊(qi)和(he)佳(jia)木(mu)斯(si)設(she)有(you)兩(liang)個(ge)探(tan)測(ce)站(zhan),覆(fu)蓋(gai)麵(mian)有(you)限(xian),一(yi)些(xie)重(zhong)大(da)的(de)探(tan)測(ce)活(huo)動(dong)還(hai)需(xu)與(yu)俄(e)羅(luo)斯(si)、歐空局合作。
多星定向是極大挑戰
“螢火一號”還麵臨著如何實現多星定向問題。徐世傑指出,多星定向是姿態控製裏的難題。往地球傳數據時要對地球定向;拍攝火星時儀器要對火星定向;太陽帆板還要隨時對太陽定向,這對“螢火一號”的姿態控製來說是極大的挑戰。這項技術是否能完美應用,等十月“螢火一號”上天後我們就能一看究竟。
相關閱讀:人類勘探火星大事記
1960年10月10日:蘇聯向火星發射第一枚探測器。4天後,第二枚探測器升空。但兩枚探測器均連火星環繞軌道都沒有到達。
1964年11月28日:美國“水手4號”開始8個月的火星之旅,於1965年7月成功收集到第一批對地球外其他行星的近距離特寫照片。
1971年5月31日:美國“水手9號”升空,成為第一個火星軌道飛行器。它首次拍攝到火星全貌。
1975年9月9日:“海盜2號”發射,實施了3項生物試驗。盡管沒有尋找火星存在生命跡象,但科學家發現,火星土壤中存在令人驚訝的化學活動。
1996年12月4日:美國發射“火星探路者”,攜帶“旅居者”號火星車登陸火星。科學家根據發回的大量圖片信息判定,火星曾經溫暖和潮濕。
2001年4月7日:美國發射“奧德賽”火星探測器,目前仍在火星軌道運行,測試火星的地質和氣候,試圖尋找火星上生命和水的跡象。2002年,“奧德賽”發現火星表麵和近地表層中可能有豐富的冰凍水,但這一問題目前存在爭議。
2003年6月10日:攜帶“勇氣”號火星車的美國“火星探測流浪者”號探測器發射升空。
2003年7月7日:“勇氣”號的孿生兄弟“機遇”號火星車發射升空。
2007年2月25日:歐洲航天局的“羅塞塔”彗星探測器靠近火星飛行,順利完成利用火星引力調整飛行速度和軌道的任務。