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中国首次火星探测任务大揭秘 重200公斤登陆火星北半球

时间:2016年08月24日 信息来源:科学网 点击: 【字体:

图为演示火星车从着陆巡视器分离,开到火星表面。图片来源:新华网


中国首次火星探测任务将于2020年实施,一步实现“绕、着、巡”的目标。今天,中国火星探测器外观构型首次对外公布。登上火星时,这辆火星车将面临哪些挑战?科研人员打造了哪些“黑科技”?它又将执行哪些任务?

今天,火星探测工程火星探测器总设计师孙泽洲,火星项目办顾问、中科院院士叶培建接受《中国科学报》记者采访,对中国首次火星探测任务进行了大揭秘。

一次艰难的“旅程”

2013年,我国成功发射“嫦娥三号”探测器,首次实现了月球表面的软着陆。这对火星探测器的着陆提供了一定基础。

不过,由于火星距离太阳远,加之表面崎岖程度和土壤承载特性远比月球复杂,火星车将开展一次艰难的“旅程”。孙泽洲介绍,该火星车的设计寿命是三个火星月,相当于地球上的92天。在此期间,火星车面临能源、保温及对地通信等三大生存问题。

“火星距离太阳远,就必须想方设法获得更多太阳能。”他表示。为此,科研人员为火星车设计了四个面积较大的太阳翼,如同四扇“翅膀”,帮助它在火星上自由翱翔。而火星的夜晚温度仅有零下100多度,必须依靠这四扇“翅膀”白天收集足够的太阳能,以供夜间保暖。

为解决对地通信问题,科研人员则主要依靠在轨环绕器作为数据中继。

同时,叶培建表示,火星上局部和全球性的沙尘暴也将为火星车开展表面巡视探测带来困难。“包括设计自主休眠和唤醒功能等。”

在科学家们看来,火星上客观环境极为复杂,带来了火星探测极大的风险。“以人类现有的技术,还不可能完全应对可能的极端天气,只能尽最大努力规避这些影响。”孙泽洲说。

中国制造“黑科技”

接受采访时,孙泽州向《中国科学报》记者透露,此次火星探测器的设备百分之百为国产化,元器件国产化率也超过百分之九十。可以说,和此前的探月工程一样,火星车也是不折不扣的中国制造。

据悉,这台火星车重约200公斤,而此前“玉兔号”大约为100多公斤。

中国科学家为克服火星恶劣环境、获得更多科学信息,独立自主地打造了多项“黑科技”。

例如,火星车使用的热控材料便是新型的保温材料“纳米气凝胶”。孙泽洲指出,在一般地球轨道卫星或者真空中运行的航天器上,大多使用看起来金灿灿的热控材料。不过,因为火星表面有稀薄的大气,必须针对这一特殊的太空环境采用新的保温材料。“纳米气凝胶这种材料很轻,有非常好的隔热性能。”他说。

此外,火星车在材料商还采用了铝蜂窝夹层材料、铝基碳化硅、复合纤维材料等多种新材料。

火星车驶离着陆平台后,将探测火星的形貌、土壤、环境、大气,研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构。“为此,火星车搭载了13台(套)科学载荷。”孙泽洲说,“包括不同分辨率的火星遥感相机,进行火星浅层结构探测的浅层雷达等。”

迈出深空探测的又一步

目前,火星探测器关键技术已经被各个击破,已经进入工程研制阶段。叶培建表示:“2020年下半年,探测器择机发射,到建党100周年前将到达火星。”着陆点区域已经初步确定在火星北纬低纬度地区,即北半球赤道附近。

火星车采用了“四段式”的着陆方式,包括气动外形减速、降落伞减速和反推发动机动力减速和缓冲等阶段。

叶培建指出,火星探测任务的实施将进一步推进我国深空探测工作。“目前,以无人探月、火星探测为代表的深空探测正在并行发展。”他指出。无人探月明年即将发射嫦娥五号,2018年嫦娥四号将着陆月球背面,将来可能还有嫦娥六号、七号要去月球南极和北极。在他看来,这些任务的实施不仅提升了我们到达月球的技术,也可能推进我们对月球上资源的利用,为载人登月作准备。

与此同时,开展火星、木星的探测也将是深空探测的重点。“对地球以外其他星球的认识,需要人们长期不断地积累。”叶培建期待,“中国首次火星探测任务能推动人类对太空的了解。”


(作者:卢俊宇 于子茹)
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