中国航天有太多精彩等待我们见证 。 比如 ， 马上我们就可以期待 ， 天问一号是不是会在今天的央视春晚现场 ， 从火星轨道为大家拜年？
文 | 王煜
2021年2月10日 ， 我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测器顺利实施近火制动 ， 完成火星捕获 ， 正式踏入环绕火星轨道 。 这意味着 ， 经过200多天的漫长飞行后 ， “天问一号”终于要正式开启火星探测之旅 。
精准而重要的“刹车”
从2020年7月23日发射升空至今 ， 天问一号已经在太空遨游了约7个月 ， 总飞行4.7亿公里 ， 距地球已达1.9亿公里 。 不过 ， 如果计算一下发射时地球与火星的距离和天问一号的速度 ， 人们会发现所需时间并不用7个月那么长 。
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2020年7月23日 ， 海南文昌航天发射场 ， 天问一号发射升空 。 图源 | 中国日报
然而火星并不是一个静止的目标 ， 它自身在围绕太阳公转；同时 ， 火星探测器选择的也不是距离最短的路径 ， 而是最节省燃料的轨道路径 。 “太空中的飞行是轨道飞行 ， 速度决定了轨道 。 ”资深航天专家、上海航天技术研究院研究员陶建中此前在接受《新民周刊》采访人员采访时表示 ， 天问一号在进入“地-火转移轨道”后实际上成为一颗环绕太阳的飞行器 。
【火星|牛年快乐！这句拜年将来自1.9亿公里外的太空】在它的轨道与火星的公转轨道重合时 ， 最关键的就是“刹车”的时机 ， 因为天问一号要让自己被火星的引力捕获 ， 成为它的一颗人造卫星 。 “刹车”如果晚了 ， 进入不了火星的引力范围 ， 探测器就会与火星“失之交臂”；相反 ， 如果“刹车”早了 ， 受到的火星引力太大 ， 探测器有可能撞向火星 ， 任务也会失败 。 这一步骤对精准度的要求 ， 被形容为“从巴黎把一颗高尔夫球打入东京的球洞” 。
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天问一号进入火星轨道假想图 。
2020年 ， 嫦娥五号在进入月球轨道时也完成了一次“太空刹车” 。 但天问一号的“刹车”要比嫦娥五号难得多 ， 主要原因在于它与地球的距离要远得多 ， 通信时延超过了10分钟 ， 地面不能做任何实时控制和干预 。
中国航天科技集团五院、天问一号探测器副总指挥李振才在接受采访时介绍：天问一号“刹车”时的发动机开机指令已经固化在程序里 ， 全靠它自主开展 。 以往中国航天的直播里 ， 人们常听到飞控团队下达“发动机开机”的指令；而这一次 ， 探测器将自己判断并自动执行开机 ， 地面团队只能在近一个小时后根据遥测数据得知“刹车”的最终完成情况 。
精准的“刹车”如此重要 ， 是因为只有它完成好了 ， 天问一号才可能开展接下来的对火星“绕、着、巡”的任务 。
中国的火星车叫啥名
比天问一号稍早一点 ， 于北京时间2月9日深夜成功入轨火星的阿联酋希望号火星探测器 ， 将持续环火星运转 ， 对其气象开展探测 ， 不在火星着陆 。 美国的毅力号火星探测器则计划于2月18日抵达火星轨道并直接降落在星球表面 。
与这两位同行者都不一样 ， 天问一号在进入火星轨道后 ， 要在轨运行3个月左右 ， 然后在2021年5月于火星表面着陆 。
这一步就更难了 。 自人类1960年发射第一个火星探测器开始 ， 共有17次计划在火星着陆的任务 ， 目前只有8次成功 ， 都是美国完成的 。 如此高的失败概率让这颗红色星球有“探测器坟场”之称 。
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天问一号在火星着陆的假想图 。 图源 | 新华社
如果天问一号按计划成功在火星表面着陆 ， 中国就将成为世界上第二个取得此项航天成就的国家 。
其他国家的火星探测一般都是先环绕再做着陆巡视 ， 而中国的首次火星探测就有把握一次完成这三项任务 ， 这表明我国在这个领域虽然起步晚 ， 但已经后来居上 ， 达到世界先进水平 。
天问一号能有如此耀眼的表现 ， 很大程度上归功于之前“嫦娥”探月工程的技术积累 。 2019年1月 ， 中国的嫦娥四号探测器实现了人类历史上第一次在月球背面软着陆和巡视勘察 ， 它采用的自主减速、悬停等技术 ， 为天问一号打下了坚实的基础 。 就在几天前的2月6日 ， 嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车结束月夜休眠 ， 受光照自主唤醒 ， 进入第27月昼工作期 。
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嫦娥四号着陆器监视相机拍摄的玉兔二号巡视器走上月面影像图 。 图源 | 新华社
待成功着陆火星后 ， 天问一号搭载的我国第一辆火星车将开展对火星表面的巡视探测 。 目前 ， 这辆火星车面向公众的征名活动正在进行 ， 共有十个名字入围 ， 分别是：弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、风火轮、追梦、天行和星火 。 天问一号着陆火星之际 ， 火星车的名字也将最终确定 。
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我国首辆火星车的模型 。 图源 | 央视
这辆火星车的设计寿命是92天 ， 按照目前的计划 ， 就是在今年8月底结束探测任务 ， 之后进入长期管理 。 它也可能会根据工程总体的要求 ， 进行拓展任务 。
中国航天精彩继续
以天问一号的入轨火星为重磅开头 ， 2021年将成为中国航天的又一个“大年” 。
2020年12月17日 ， 嫦娥五号返回当天下午的国务院新闻办公室新闻发布会上 ， 国家航天局副局长吴艳华表示：“我们当前的任务 ， 是要完成地球轨道空间站的建设 。 争取用两年左右的时间完成建设 。 建设不是目的 ， 它就是天上实验室 ， 中国政府与联合国已共同发布：在中国的空间站要广泛开展国际合作的内容 ， 要把它用好 ， 争取有更大的价值 。 特别是要能为我们人类民生福祉 ， 有更多的产出 ， 这是我们首要的任务 。 ”
上述地球轨道空间站的建设任务 ， 也就是我国载人航天工程“第三步”任务 ， 计划在2021-2022这两年间完成 ， 建设任务非常繁忙 ， 这段时间要完成关于空间站的共计11次发射任务 ， 把核心舱、两个试验舱、四艘货运飞船、四艘载人飞船送入轨道 。 然后 ， 要开展大量的在轨科学实验 。
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中国空间站的设想图 。 图源 | 央视
2020年5月5日 ， 长征五号B运载火箭在文昌的首飞成功 ， 拉开了该任务的序幕 。 这款火箭为中国载人空间站工程研制 ， 当天搭载了新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱 。 陶建中表示：目前计划中的我国空间站可以在有一个节点舱的情况下 ， 同时对接6个飞行器；将来可以通过增加节点舱 ， 让更多的飞行器对接 。
“按照目前中国政府的初步意向 ， 先搞关键技术攻关 ， 等我们近地轨道的空间站建成 ， 再规划论证是不是要搞载人登月 。 ”吴艳华说 。
除了天问一号任务之外 ， 在行星探测领域 ， 中国已规划了三次任务 ， 包括一次小行星的探测和取样 ， 一次火星的采样返回以及一次木星系环绕探测和行星穿越探测 。
接下来 ， 中国航天有太多精彩等待我们见证 。 比如 ， 马上我们就可以期待 ， 天问一号是不是会在今天的央视春晚现场 ， 从火星轨道为大家拜年？
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