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【中国】中国为什么非要去火星？( 二 )


此外 ， 与和地球相类似的是 ， 火星周围也有大气层 。 区别在于 ， 火星大气层的主要成分是二氧化碳 ， 但是人类可以通过技术手段对火星进行“改造“ ， 从火星大气的二氧化碳中提取出氧气 ， 这样不仅可以供人类呼吸 ， 还能制成燃料 。
而基于人类现有的航天能力 ， 飞行时间8~10个月即可抵达火星 ， 相比更远的行星和卫星 ， 探索火星的任务周期更为合适 。
因为火星与地球有着较为类似的环境和探火不超越人类技术能力的可行性 ， 使得未来机器人或人类驻守火星成为可能 。 在载人登月之后 ， 火星也被公认为是人类登陆行星的首选目标 。
挑战前所未有 ， 如何确保万无一失
相较于之前“五战五捷”的月球探测 ， 中国的火星探测任务难度更大 。 由于火星相对地球距离较为遥远 ， 最远时超过4亿公里 ， 最近时也有5500万公里 ， 探测器需要在地火转移轨道上飞行近7个月 ， 还将进行2至3个月的火星环绕飞行 ， 所以对发射、轨道、控制、通信和电源等技术都提出了很高的要求 。
在发射方面 ， 为了将5吨重的探测器一举送入地火转移轨道 ， 这就需要长征五号运载火箭飞出超过11.2千米/秒的第二宇宙速度 。 因为只有当航天器的速度达到每秒11.2千米的第二宇宙速度时 ， 才能完全摆脱地球引力 ， 去往太阳系内的其他天体 。 因此 ， 第二宇宙速度也被称为“逃逸速度” 。 此前 ， 中国的长征三号乙运载火箭托举嫦娥月球探测器进入地月转移轨道时飞出了超过10千米/秒的速度 。 而据长征五号火箭总设计师李东介绍称 。 “此次发射火星探测器 ， 是长征五号火箭第一次达到并超过第二宇宙速度 ， 同时也飞出了我国运载火箭的最快速度” 。
由于地球和火星之间的相对位置不断变化 ， 发射火星探测器就像是在打一个“移动靶” ， 只有不断地调整发射轨道 ， 才能确保“天问一号“探测器更加精确地入轨 ， 在奔向火星的过程中节约自身燃料 ， 因此 ， 此次探火任务就对火箭的轨道设计提出了更高的要求 。 为了让“天问一号”更加精确地入轨 ， 来自中国航天科技集团一院的研制团队创新性地进行了精细化的“窄窗口多轨道”设计 ， 将14天窗口期内每一天30分钟的发射窗口细分成3个宽度10分钟的窗口 ， 对应3条发射轨道 ， 一共设计了42条发射轨道 ， 创造了单次发射轨道设计数量的新纪录 ， 将轨道偏差控制在非常小的范围内 。 还首次实现了发射轨道的自动切换 ， 火箭可自动比对时间 ， 自动切换轨道 。 这在中国航天的发射史上是绝无仅有的创举 。
此外 ， 为满足我国首次火星探测任务需求 ， 先前 ， 承担”天问一号“测控任务的西安卫星测控中心还对地面测控通信系统进行了适应性改造 。 据了解 ， “天问一号”火星探测器成功进入地火转移轨道后 ， 西安卫星测控中心喀什深空站、佳木斯深空站将为其提供全程测控支持 。 相比探月任务 ， 火星探测器最远有将近4亿公里的探测距离 ， 还将在地火转移轨道飞行7个月的时间 ， 这些对测控通信系统而言都将是前所未有的考验 。 为此 ， 西安卫星测控中心重点对两个深空站的对频率综合系统、多功能数字基带、监视和控制系统设备软硬件进行升级 ， 为执行相关任务提供更加稳定、强大的测控保障 。
接下来 ， “天问一号”在经过数次深空机动与中途修正之后 ， 预计在明年2月 ， 就将到达火星的引力场范围内 ， 然后通过制动被火星的引力场捕获 ， 捕获成功之后就将进入火星的循环轨道 ， 再经过多次的调整 ， 就可以进行我国首次火星环绕探测了 。
通过2到3个月的环绕飞行后 ， 探测器将在着陆区上空对着陆区开展探测 ， 并择机实施降轨机动 ， 着陆巡视器将与环绕器分离 。 环绕器升轨返回到停泊轨道 ， 为着陆巡视器登陆火星地表的过程提供中继通信 。 着陆巡视器则将进入火星大气 ， 经过一系列的动作之后 ， 着陆于火星表面 。 着陆后 ， 火星车将与着陆平台分离 ， 并驶离着陆平台 ， 开始开展火星地表巡视探测 。 可以说 ， “天问一号”未来前进的每一步都在迎接挑战 ， 也在创造历史 。
道阻且长 ， 行则将至 ， 惟其艰难 ， 方显勇毅 。 祝“天问一号”一切顺利！
环球时报采访人员樊巍通讯员周伦杰、吕炳宏


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