設(shè)計(jì)師揭秘中國(guó)火星計(jì)劃：今年10月踏上征途

中國(guó)火星探測(cè)衛(wèi)星想像圖

????我國(guó)僅花了23個(gè)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(hào)”將在火星首次發(fā)回來(lái)自中國(guó)的問(wèn)候

????“火星在古代被稱為"熒惑"，中國(guó)第一顆火星探測(cè)器取其諧音，命名為"螢火一號(hào)"?！?/p>

????中俄聯(lián)合火星探測(cè)副總設(shè)計(jì)師、上海衛(wèi)星工程研究所研究員陳昌亞博士向《國(guó)際先驅(qū)導(dǎo)報(bào)》記者解釋“螢火一號(hào)”的來(lái)歷時(shí)，這樣說(shuō)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(gè)名為“螢火一號(hào)”的探測(cè)器成為焦點(diǎn)中的焦點(diǎn)，這就是我國(guó)自主研制的首個(gè)火星探測(cè)器模型，它體重僅110公斤，本體長(zhǎng)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(hào)”已通過(guò)各項(xiàng)試驗(yàn)考核和驗(yàn)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(hào)”到達(dá)月球38.4萬(wàn)公里的距離相比，“螢火一號(hào)”的運(yùn)行距離是它的900倍——3.56億公里，在飛行11個(gè)月后才能到達(dá)火星軌道并開展科學(xué)探測(cè)。

????我國(guó)火星探測(cè)計(jì)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(guó)于2009年10月聯(lián)合開展火星探測(cè)。

????“火星每?jī)赡瓴趴拷厍?，今年發(fā)射正好是一個(gè)機(jī)會(huì)”。陳昌亞說(shuō)，根據(jù)中俄合作協(xié)議，“螢火一號(hào)”探測(cè)器將與俄羅斯“福布斯-格朗特”著陸探測(cè)器共同搭乘俄方運(yùn)載火箭升空。此后，“螢火一號(hào)”與“福布斯”將分道揚(yáng)鑣，“福布斯”轉(zhuǎn)途探測(cè)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(hào)”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(yáng)帆板，正式開始履行它的火星探測(cè)使命。

????“它將探測(cè)火星的空間環(huán)境、探測(cè)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(hào)的設(shè)計(jì)壽命為2年（在軌運(yùn)行1年），此次探測(cè)是我國(guó)火星探測(cè)“繞、落、回三步走”項(xiàng)目計(jì)劃中的第一步——“繞”。

????“螢火一號(hào)”的兩個(gè)相機(jī)將對(duì)火星和火衛(wèi)1進(jìn)行拍照，陳昌亞說(shuō)：“探測(cè)器會(huì)把收集的各種科學(xué)數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)不斷傳回給我國(guó)的地面科研人員?！睂脮r(shí)，它將從火星發(fā)來(lái)第一次屬于中國(guó)的問(wèn)候。但是，“螢火一號(hào)”完成使命后將不會(huì)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(shí)間賽跑

????目前，“螢火一號(hào)”已做好各項(xiàng)準(zhǔn)備即將運(yùn)往莫斯科，中俄兩國(guó)科研人員將對(duì)它進(jìn)行聯(lián)合測(cè)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(cè)器正式發(fā)射，研制時(shí)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(shí)間展開賽跑。

????“一般衛(wèi)星的設(shè)計(jì)至少要三年，火星探測(cè)器少說(shuō)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(lái)用?！睘榱恕拔灮鹨惶?hào)”的研制，今年大年初一時(shí)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(cè)試。

????“螢火一號(hào)”探測(cè)器在今年6月出廠，只用了23個(gè)月的時(shí)間?！斑@在航天界算是一個(gè)奇跡”，陳昌亞的語(yǔ)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(lái)了局限。“由于這次是俄方設(shè)計(jì)的軌道，這給我們探測(cè)器的研究增加了許多要求，我們必須面對(duì)“長(zhǎng)火影”（長(zhǎng)期火星陰影）。”陳昌亞告訴記者，國(guó)際上的火星探測(cè)器一般不走赤道這種軌道，但由于與俄羅斯探測(cè)器捆綁一起，這種探測(cè)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(hào)”仍留在大橢圓赤道軌道上，從而將面臨探測(cè)史以來(lái)最長(zhǎng)的8.8小時(shí)“長(zhǎng)火影”。

????8.8小時(shí)的焦急等待

????在“螢火一號(hào)”未來(lái)的火星之旅中，它將遭遇7次“長(zhǎng)火影”，零下200多度的“黑夜”狀態(tài)最長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)達(dá)8.8小時(shí)。而以太陽(yáng)能為主要?jiǎng)恿Φ摹拔灮鹨惶?hào)”在此期間無(wú)法接收陽(yáng)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(zhǎng)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(yàn)，當(dāng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室里一片黑暗，已見(jiàn)雛形的“螢火一號(hào)”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(lái)，這8.8個(gè)小時(shí)漫長(zhǎng)的如同一個(gè)世紀(jì)。8.8個(gè)小時(shí)過(guò)后，“螢火一號(hào)”上的16臺(tái)單機(jī)均能喚醒且正常工作，“這證明我們的設(shè)計(jì)正確、實(shí)驗(yàn)進(jìn)展很順利，我的心情也輕松多了。”

????2006年美國(guó)“鳳凰號(hào)”也是因?yàn)榛鹦堑膰?yán)寒，在“凍僵”后無(wú)法蘇醒，能量耗盡致使其長(zhǎng)眠火星。如果“螢火一號(hào)”最后實(shí)踐成功，那將會(huì)創(chuàng)造穿越火影的最長(zhǎng)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(dòng)部件及電子器件休眠－喚醒技術(shù)、姿控自主控制、深空測(cè)控技術(shù)、整星磁清潔控制技術(shù)等五項(xiàng)技術(shù)難關(guān)均已闖過(guò)，在23個(gè)月內(nèi)解決了這些難題，也創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)航天研究史的多項(xiàng)第一。

????“目前，"螢火一號(hào)"已經(jīng)按照環(huán)境條件做完了所有的試驗(yàn)，一切正常。”螢火一號(hào)是繼神舟載人飛船、嫦娥探月工程后，我國(guó)又一次重大航天科學(xué)計(jì)劃，它將成為中國(guó)航天史上一個(gè)新里程碑?！八鼤?huì)帶動(dòng)我國(guó)深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，為深空其他行星的探測(cè)打下基礎(chǔ)?！标惒齺喺f(shuō)。

????中國(guó)自主探測(cè)火星還需20年

????“火星有沒(méi)有水，火星有沒(méi)有生命”，為了解開這些謎題，人類自從進(jìn)入航天時(shí)代，已經(jīng)向火星發(fā)射了30多個(gè)各類探測(cè)器。今年10月，中國(guó)也將加入探測(cè)火星的隊(duì)伍，向火星發(fā)射“螢火一號(hào)”。但真正實(shí)現(xiàn)“繞，落，回”三步計(jì)劃，還有很長(zhǎng)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(duì)《國(guó)際先驅(qū)導(dǎo)報(bào)》說(shuō)，火星探測(cè)初期有三分之二的探測(cè)器都以失敗告終。

????“螢火一號(hào)”在科技部立項(xiàng)時(shí)，焦維新是評(píng)審專家之一，他說(shuō)：“首先要解決運(yùn)載火箭的難題，要讓探測(cè)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(cè)器不奔向其他天體”，焦維新指出，而目前中國(guó)運(yùn)載“嫦娥”的火箭的速度只有10.9公里/秒。

????不過(guò)，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(hào)”切入火星軌道應(yīng)該不成問(wèn)題。

????中俄聯(lián)合火星探測(cè)副總設(shè)計(jì)師陳昌亞則向本報(bào)指出另一個(gè)難題，探測(cè)器的信號(hào)對(duì)地面指揮尤其重要，“一旦捕獲探測(cè)器的信號(hào)，就像聽(tīng)到新生嬰兒落地一樣?！钡诿ＣＬ眨盘?hào)十分微弱，“沒(méi)有信號(hào)就無(wú)法判斷探測(cè)器是否進(jìn)入軌道，也無(wú)法對(duì)探測(cè)器飛行作出調(diào)整。”焦維新說(shuō)，這需要建立深空探測(cè)網(wǎng)，但中國(guó)還沒(méi)有建立起像美國(guó)那樣覆蓋全球的深空探測(cè)網(wǎng)?！皟H靠我們自己的國(guó)土現(xiàn)有的探測(cè)網(wǎng)和少量的探測(cè)船是不夠的?！?/p>

????對(duì)于中國(guó)何時(shí)能自主探測(cè)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(cè)網(wǎng)，提高探測(cè)器的跟蹤通訊能力，這里有很多技術(shù)問(wèn)題，需要一步步探索?！彼J(rèn)為大量開展國(guó)際合作是一條捷徑。

????火星上的大國(guó)來(lái)客

????1962年11月，蘇聯(lián)發(fā)射“火星1號(hào)”探測(cè)器，在飛離地球1億公里時(shí)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(cè)的開端。

????1965年7月，美國(guó)“水手4號(hào)”飛近火星，從距離火星1萬(wàn)公里處拍攝了21幅照片。

????1972年，美國(guó)“水手9號(hào)”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(zhǎng)期考察。

????1974年，蘇聯(lián)“火星6號(hào)”和“火星7號(hào)”探測(cè)器在火星著陸，探測(cè)結(jié)果沒(méi)有公布。

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

????2001年4月，美國(guó)發(fā)射“奧德賽”號(hào)火星探測(cè)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(gè)火星登陸器“獵兔犬2”號(hào)及其搭乘的“火星快車”探測(cè)器由俄羅斯火箭發(fā)射升空，“獵兔犬2”號(hào)登陸火星后與地面失去聯(lián)系。

????2003年6月，攜帶“勇氣”號(hào)火星車的美國(guó)“火星探測(cè)流浪者”號(hào)探測(cè)器升空。次年1月“勇氣”號(hào)火星車在火星表面成功著陸。

????2008年美國(guó)美國(guó)“鳳凰”號(hào)探測(cè)器成功登陸火星，后失去聯(lián)系。(記者 金微)