設(shè)計師揭秘中國火星計劃：今年10月踏上征途

中國火星探測衛(wèi)星想像圖

????我國僅花了23個月就完成了一般5年才能完成的研制任務(wù)，如果發(fā)射成功，“螢火一號”將在火星首次發(fā)回來自中國的問候

????“火星在古代被稱為"熒惑"，中國第一顆火星探測器取其諧音，命名為"螢火一號"。”

????中俄聯(lián)合火星探測副總設(shè)計師、上海衛(wèi)星工程研究所研究員陳昌亞博士向《國際先驅(qū)導(dǎo)報》記者解釋“螢火一號”的來歷時，這樣說道，“別看它重量輕，但五臟俱全，

????今年10月將踏上征途

????5月28日，在第三屆上海航展上，一個名為“螢火一號”的探測器成為焦點(diǎn)中的焦點(diǎn)，這就是我國自主研制的首個火星探測器模型，它體重僅110公斤，本體長75厘米、寬75厘米，高60厘米，在展位上顯得有些小巧玲瓏。

????上海航天局負(fù)責(zé)人在航展上透露，“螢火一號”已通過各項試驗考核和驗證，現(xiàn)已轉(zhuǎn)入“待發(fā)”狀態(tài)。今年10月，它將搭乘俄羅斯運(yùn)載火箭飛向太空，踏上前往火星的漫漫征途。與“嫦娥一號”到達(dá)月球38.4萬公里的距離相比，“螢火一號”的運(yùn)行距離是它的900倍——3.56億公里，在飛行11個月后才能到達(dá)火星軌道并開展科學(xué)探測。

????我國火星探測計劃早在2006年就提出，2007年6月，中俄正式簽署商務(wù)合作協(xié)議——兩國于2009年10月聯(lián)合開展火星探測。

????“火星每兩年才靠近地球，今年發(fā)射正好是一個機(jī)會”。陳昌亞說，根據(jù)中俄合作協(xié)議，“螢火一號”探測器將與俄羅斯“福布斯-格朗特”著陸探測器共同搭乘俄方運(yùn)載火箭升空。此后，“螢火一號”與“福布斯”將分道揚(yáng)鑣，“福布斯”轉(zhuǎn)途探測火衛(wèi)1，并登陸采集火衛(wèi)1的土壤返回地球，而“螢火一號”則進(jìn)入繞火星的橢圓形軌道，在火星大橢圓軌道上，展開太陽帆板，正式開始履行它的火星探測使命。

????“它將探測火星的空間環(huán)境、探測研究火星表面水的消失機(jī)制、揭示類地行星的空間環(huán)境演化特征。”上海航天局透露螢火號的設(shè)計壽命為2年（在軌運(yùn)行1年），此次探測是我國火星探測“繞、落、回三步走”項目計劃中的第一步——“繞”。

????“螢火一號”的兩個相機(jī)將對火星和火衛(wèi)1進(jìn)行拍照，陳昌亞說：“探測器會把收集的各種科學(xué)數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)不斷傳回給我國的地面科研人員?！睂脮r，它將從火星發(fā)來第一次屬于中國的問候。但是，“螢火一號”完成使命后將不會返回它的故鄉(xiāng)，而是永遠(yuǎn)地留在浩瀚的太空。

????中俄合作與時間賽跑

????目前，“螢火一號”已做好各項準(zhǔn)備即將運(yùn)往莫斯科，中俄兩國科研人員將對它進(jìn)行聯(lián)合測試，然后運(yùn)往哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努航天發(fā)射中心進(jìn)行發(fā)射。

????從2007年6月中俄正式簽署合作協(xié)議到今年10月探測器正式發(fā)射，研制時間只有兩年多，上海衛(wèi)星工程研究所在接到任務(wù)后開始和時間展開賽跑。

????“一般衛(wèi)星的設(shè)計至少要三年，火星探測器少說也得五年，我們加班加點(diǎn)工作，完全是把兩年當(dāng)作四、五年來用?！睘榱恕拔灮鹨惶枴钡难兄?，今年大年初一時陳昌亞還帶領(lǐng)工作人員到北京科學(xué)院空間中心進(jìn)行單機(jī)和系統(tǒng)的測試。

????“螢火一號”探測器在今年6月出廠，只用了23個月的時間?！斑@在航天界算是一個奇跡”，陳昌亞的語氣充滿了自豪。

????雖然俄羅斯為我們提供了很多幫助，但也因此帶來了局限。“由于這次是俄方設(shè)計的軌道，這給我們探測器的研究增加了許多要求，我們必須面對“長火影”（長期火星陰影）?！标惒齺喐嬖V記者，國際上的火星探測器一般不走赤道這種軌道，但由于與俄羅斯探測器捆綁一起，這種探測器要到火衛(wèi)1必須借助赤道軌道尋機(jī)著陸，而將“螢火一號”仍留在大橢圓赤道軌道上，從而將面臨探測史以來最長的8.8小時“長火影”。

????8.8小時的焦急等待

????在“螢火一號”未來的火星之旅中，它將遭遇7次“長火影”，零下200多度的“黑夜”狀態(tài)最長時間持續(xù)達(dá)8.8小時。而以太陽能為主要動力的“螢火一號”在此期間無法接收陽光，為了保存能量，部分單機(jī)不得不進(jìn)入休眠狀態(tài)以保持最低功耗，當(dāng)“長火影”結(jié)束后再加熱、加電喚醒。

????陳昌亞回憶起今年2月的那次試驗，當(dāng)時，實驗室里一片黑暗，已見雛形的“螢火一號”正艱難地依靠自帶的電池維系著休眠狀態(tài)的運(yùn)作，這里嚴(yán)格模擬著火星最嚴(yán)酷的環(huán)境：充滿了液態(tài)氮和氦的空間，溫度只有－260℃。

????在陳昌亞看來，這8.8個小時漫長的如同一個世紀(jì)。8.8個小時過后，“螢火一號”上的16臺單機(jī)均能喚醒且正常工作，“這證明我們的設(shè)計正確、實驗進(jìn)展很順利，我的心情也輕松多了?！?/p>

????2006年美國“鳳凰號”也是因為火星的嚴(yán)寒，在“凍僵”后無法蘇醒，能量耗盡致使其長眠火星。如果“螢火一號”最后實踐成功，那將會創(chuàng)造穿越火影的最長紀(jì)錄。

????5大技術(shù)難題最終攻破

????如今，深冷環(huán)境適應(yīng)技術(shù)、活動部件及電子器件休眠－喚醒技術(shù)、姿控自主控制、深空測控技術(shù)、整星磁清潔控制技術(shù)等五項技術(shù)難關(guān)均已闖過，在23個月內(nèi)解決了這些難題，也創(chuàng)造了國內(nèi)航天研究史的多項第一。

????“目前，"螢火一號"已經(jīng)按照環(huán)境條件做完了所有的試驗，一切正常。”螢火一號是繼神舟載人飛船、嫦娥探月工程后，我國又一次重大航天科學(xué)計劃，它將成為中國航天史上一個新里程碑。“它會帶動我國深空探測技術(shù)的發(fā)展，為深空其他行星的探測打下基礎(chǔ)?！标惒齺喺f。

????中國自主探測火星還需20年

????“火星有沒有水，火星有沒有生命”，為了解開這些謎題，人類自從進(jìn)入航天時代，已經(jīng)向火星發(fā)射了30多個各類探測器。今年10月，中國也將加入探測火星的隊伍，向火星發(fā)射“螢火一號”。但真正實現(xiàn)“繞，落，回”三步計劃，還有很長的路要走。

????“在航天界，火星有航天器的墳?zāi)怪Q”，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院焦維新教授對《國際先驅(qū)導(dǎo)報》說，火星探測初期有三分之二的探測器都以失敗告終。

????“螢火一號”在科技部立項時，焦維新是評審專家之一，他說：“首先要解決運(yùn)載火箭的難題，要讓探測器脫離地球引力必須達(dá)到第二宇宙速度11.2公里/秒，這樣才能確保探測器不奔向其他天體”，焦維新指出，而目前中國運(yùn)載“嫦娥”的火箭的速度只有10.9公里/秒。

????不過，焦維新指出，單從切入軌道而言俄羅斯現(xiàn)在已能做到百分之百成功，由他們幫“螢火一號”切入火星軌道應(yīng)該不成問題。

????中俄聯(lián)合火星探測副總設(shè)計師陳昌亞則向本報指出另一個難題，探測器的信號對地面指揮尤其重要，“一旦捕獲探測器的信號，就像聽到新生嬰兒落地一樣?！钡诿ＣＬ眨盘柺治⑷?，“沒有信號就無法判斷探測器是否進(jìn)入軌道，也無法對探測器飛行作出調(diào)整。”焦維新說，這需要建立深空探測網(wǎng)，但中國還沒有建立起像美國那樣覆蓋全球的深空探測網(wǎng)?！皟H靠我們自己的國土現(xiàn)有的探測網(wǎng)和少量的探測船是不夠的?！?/p>

????對于中國何時能自主探測火星，焦維新認(rèn)為恐怕還要20年。“不僅需要研制自己的運(yùn)載火箭、還要有自己的深空探測網(wǎng)，提高探測器的跟蹤通訊能力，這里有很多技術(shù)問題，需要一步步探索。”他認(rèn)為大量開展國際合作是一條捷徑。

????火星上的大國來客

????1962年11月，蘇聯(lián)發(fā)射“火星1號”探測器，在飛離地球1億公里時與地面失去聯(lián)系，從此下落不明，它被看作是人類火星探測的開端。

????1965年7月，美國“水手4號”飛近火星，從距離火星1萬公里處拍攝了21幅照片。

????1972年，美國“水手9號”飛船沿火星外層空間軌道飛行，成為火星的第一顆人造衛(wèi)星，環(huán)繞火星軌道進(jìn)行長期考察。

????1974年，蘇聯(lián)“火星6號”和“火星7號”探測器在火星著陸，探測結(jié)果沒有公布。

????1998年7月，日本發(fā)射“希望”號火星探測器，但以失敗告終。

????2001年4月，美國發(fā)射“奧德賽”號火星探測器，發(fā)現(xiàn)火星表面可能有豐富的冰凍水。

????2003年6月，歐洲宇航局的第一個火星登陸器“獵兔犬2”號及其搭乘的“火星快車”探測器由俄羅斯火箭發(fā)射升空，“獵兔犬2”號登陸火星后與地面失去聯(lián)系。

????2003年6月，攜帶“勇氣”號火星車的美國“火星探測流浪者”號探測器升空。次年1月“勇氣”號火星車在火星表面成功著陸。

????2008年美國美國“鳳凰”號探測器成功登陸火星，后失去聯(lián)系。(記者 金微)