“天問”攜“祝融”成功登陸火星!

“天問”攜“祝融”成功登陸火星!
5月15日7時18分,天問一號著陸巡視器“祝融號”成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區,我國首次火星探測任務著陸火星成功。天問一號任務突破了第二宇宙速度發射、行星際飛行及測控通信、地外行星軟著陸等關鍵技術,實現了我國首次地外行星著陸,是中國航太事業發展中又一具有重大意義的里程碑。

    科研團隊根據“祝融號”火星車發回遙測信號確認,5月15日7時18分,天問一號著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區,我國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。

  淩晨1時許,天問一號探測器在停泊軌道實施降軌,機動至火星進入軌道。4時許,著陸巡視器與環繞器分離,歷經約3小時飛行後,進入火星大氣,經過約9分鐘的減速、懸停避障和緩衝,成功軟著陸于預選著陸區。兩器分離約30分鐘後,環繞器進行升軌,返回停泊軌道,為著陸巡視器提供中繼通信。後續,“祝融號”火星車將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平臺並開展巡視探測。

  我國首次火星探測任務于2016年正式批復立項,計劃通過一次任務實現火星環繞、著陸和巡視,對火星進行全球性、綜合性的環繞探測,在火星表面開展區域巡視探測。天問一號探測器由環繞器和著陸巡視器組成,著陸巡視器包括“祝融號”火星車及進入艙。

  探測器自2020年7月23日成功發射以來,在地火轉移階段完成了1次深空機動和4次中途修正,于2月10日,成功實施火星捕獲,進入大橢圓環火軌道,成為我國第一顆人造火星衛星。2021年2月24日,天問一號探測器成功實施第三次近火制動,進入週期2個火星日的火星停泊軌道後,對火星開展全球遙感探測,並對預選著陸區進行詳查,探測分析地形地貌、沙塵天氣等,為著陸火星做準備。任務實施過程中,中國國家航太局與歐空局、阿根廷、法國、奧地利等國際航太組織和國家航太機構開展了有關項目合作。

  火星探測風險高、難度大,探測任務面臨行星際空間環境、火星稀薄大氣、火面地形地貌等挑戰,同時受遠距離、長時延的影響,著陸階段存在環境不確定、著陸程式複雜、地面無法干預等難點。

  天問一號任務突破了第二宇宙速度發射、行星際飛行及測控通信、地外行星軟著陸等關鍵技術,實現了我國首次地外行星著陸,使我國成為繼美國之後第二個成功著陸火星的國家,是中國航太事業發展中又一具有重大意義的里程碑。

“從地月係到行星際的跨越”

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  習近平總書記15日致電祝賀:“天問一號探測器著陸火星,邁出了我國星際探測征程的重要一步,實現了從地月係到行星際的跨越,在火星上首次留下中國人的印跡,這是我國航太事業發展的又一具有里程碑意義的進展。”

  “了不起的成就”,英國廣播公司(BBC)網站稱,中國天問一號探測器成功著陸火星是“了不起的成就”,因為這項任務極其艱巨。報道稱,在火星著陸一直是一項令人畏懼的任務,但是中國有信心完成了這一極具挑戰性的任務,因為在最近的太空探索中中國顯示出了極大的能力。在此之前,只有美國真正實現了在火星成功著陸,其他國家也曾進行過嘗試,但其探測器要麼墜毀,要麼降落在火星表面後就失去了聯繫。

  著名科學雜誌《自然》援引義大利科學家奧羅塞的話稱,這一成功對中國來説是“巨大的飛躍”,因為中國在一次任務中就完成了美國國家航空航太局(NASA)此前花費數十年、歷經多次任務才實現的目標。

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  多國航太機構發來賀電或表示祝賀。NASA在推特上轉發其副局長祖布欽的推文稱:“與全球科學界一樣,我期待中國本次火星任務,能夠為人類了解這顆紅色星球作出重要貢獻。”歐洲航太局及其下屬的火星探測團隊分別向中方表示祝賀,並祝願中國火星探測接下來“走得更遠”。俄國家航太集團公司總經理羅戈津稱:“這是中國太空探索計劃的巨大成功。”他稱,俄歐ExoMars火星探測器將於2022年發射,“我們確認願為共同推動宇宙探索加強國際合作”。

  迄今為止,人類共實施47次火星探測任務,成功或部分成功的僅25次,成功率剛過50%。在火星上著陸的任務,目前共實施22次,算上此次僅成功10次。

  美國廣播公司(ABC)稱,中國探測器首次成功著陸火星,這是中國朝著其雄心勃勃的太空目標向前邁進的最新一步。這一技術上具有挑戰性的壯舉比登陸月球要更複雜和困難。

“落火”難點:“黑色九分鐘”

  據介紹,天問一號探測器的首選著陸點位於烏托邦平原南部,備選地點位於烏托邦平原東南部埃律西昂火山岩漿流地帶。烏托邦平原位於火星的北半球。火星南、北半球的地形地貌、地質構造、表面及次表面岩石礦物等差異巨大。火星南部為高地,這些高地60%的面積遍佈著“瘢痕纍纍”的隕石坑。而火星的北部,則是被火山熔岩填平的低矮平原,地形平緩,隕石坑較少且地質年齡較輕,地殼較薄,因此理所當然選擇北半球的烏托邦平原為著陸區。

  在選定著陸點後,如何成功降落火星是一大難題。專家表示,天問一號著陸巡視器要在約9分鐘的時間裏,將時速從約2萬千米/小時降至0並實現軟著陸,這一過程堪稱“黑色九分鐘”。

  天問一號整個降落過程大致分為進入——減速——軟著陸三步,簡稱為EDL(Entry, Descent,Landing)。據中國航太科技集團五院總體設計部火星探測器總體主任設計師王闖介紹,天問一號在進入火星大氣層以後首先借助火星大氣,進行氣動減速,這個過程它克服了高溫和姿態偏差。氣動減速完成後,天問一號的下降速度也減掉90%左右。

效果圖。 中國航太科技集團六院供圖

  緊接著天問一號打開降落傘進行傘係減速,當速度降至100m/s時,天問一號通過反推發動機進行減速,由大氣減速階段進入動力減速階段。在距離火星表面100米時,天問一號進入懸停階段,完成避障和緩速下降後,著陸巡視器在緩衝機構的保護下,抵達火星表面。

  值得一提的是,雖然此前中國已有月表著陸經驗,但此次天問一號火星軟著陸任務更加艱難。一方面火星表面存在大氣(火星表面大氣的密度是地球表面大氣密度的1%左右),火星環境比月球更複雜;另一方面火星離地球距離更加遙遠,通信時延單程達20分鐘左右,因此在整個著陸過程,相距遙遠的地球科學家們來不及做任何處置,只能靠天問一號自主完成這“黑色九分鐘”。

    專家表示,中國天問一號採用反推發動機減速方式並不代表落後,而是根據火星車的實際需求制定的降落方法。例如採用“天空起重機”的美國“毅力”號火星車重量超過1噸,如果用傳統的著陸方式,著陸器需要很強大的支撐結構,將導致探測器非常笨重。而天問一號搭載的祝融號火星車重量只有240公斤,雖然它的著陸方式看起來傳統,卻是經過驗證的成熟技術。

中國登陸火星點燃全球熱情

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  “登陸火星是中國太空計劃取得的最新尖峰成就。中國證明了它的奮鬥精神。”這是《科學美國人》月刊網站對中國天問一號火星探測器15日成功著陸火星的評價。CNN網站16日在其首頁報道稱,中國成為歷史上第二個在紅色星球上擁有“漫遊車”的國家。

  此次天問一號的成功著陸,表明中國已掌握了安全著陸火星的一系列複雜技術。特別是中國首次探測火星,即一次性完成環繞、著陸和巡視三項操作,更是創下了世界首次。《華爾街日報》評論説,自2011年以來,中國被美國排除在美國國家航空航太局相關計劃之外,在很大程度上不得不獨自開展太空探索,如今通過長久的努力,中國走在了太空探索的最前沿。

  事實上,天問一號探測器成功登陸火星,不只是屬於中國的科技榮耀,對全世界而言,同樣意義重大。

  從科技層面看,火星是人類探索宇宙的重要一步。增進對火星的認知,不僅有利於人類進一步了解宇宙奧秘與生命起源,也有助於地球自身的發展——人類在火星探索過程中,會産生很多新的技術。比如,要應對火星大氣的衝擊和熱量,就需要研製出高效的隔熱材料,這種材料在地球上也有用。再比如,在如此遠距離的星球表面著陸,必然要提升信號傳輸技術、控制技術等,這同樣有益於地球人類生活和工作條件的改善。中國在火星探索方面的突破,無疑為此做出重要貢獻。

  同時,中國火星探測任務為國際合作搭建了新平臺。實際上,“祝融號”火星車是以中國神話中的火神命名的。如果把這兩個字拆開看,可以理解為“祝”表示祝賀成功,“融”表示融合與合作,代表了中國在科技領域的開放合作意願。

  在此次天問一號任務實施中,中國國家航太局與歐空局、阿根廷、法國、奧地利等國際航太組織和機構,開展了有關項目合作。俄羅斯國家航太集團公司負責遠景規劃和科研事務的執行經理亞歷山大·勃洛申科表示,希望天問一號此次探測為俄中兩國科學家帶來更多合作機會。全球科學家也希望,“祝融號”能夠傳回此前不為人知的地質資訊,增進全人類對火星與宇宙的認知。

  如果説,從指南針、印刷術、造紙和火藥的中國四大發明開始,中國技術對人類的貢獻早已融入生活日常,那麼中國星際探索技術的新飛躍,無疑會為全世界的科技與生活創造帶來新期待。更重要的是,中國以實際行動證明,以“太空合作”取代“太空競賽”,才符合全人類的共同利益。

太空探索不應陷入意識形態競爭

  就在國人為之感到自豪的同時,我們也看到了西方一些媒體一直在用“陰間濾鏡”報道中國的太空活動。

  其實,自人類發射第一枚人造衛星開始,外太空探索就從未和諧過。冷戰期間的太空競賽,是美國與蘇聯為了爭奪太空實力的最高地位而展開的比拼。它起源於二戰後兩國之間基於彈道導彈的核軍備競賽。迅速達成太空里程碑的技術優勢不僅被認為是保障國家安全的必要條件,也是意識形態先進的象徵。太空競賽促進了發射人造衛星,對月球、金星和火星的無人太空探測器,以及在近地軌道的人類太空飛行和飛往月球的開拓性努力。

  與冷戰年代相比最大不同點在於,在這一輪的太空競賽中,跨國資本起到前所未有的重要作用,而“標靶”就是火星。喬布斯曾公開指出,馬斯克在新能源汽車、太陽能城市、超級高鐵、人工智慧,特別是Space X外太空探索領域的持續經營,將佔領未來文化想像力的高地。

  正因如此,而今中國在經過70餘年的積累,開始在太空領域加速進軍時,美國政客、媒體和科技企業必然會聯合起來進行抹黑。因為這是徹徹底底的高科技領域,也被他們定義成了意識形態先進性的代表。反觀中國的太空探索,則正迎來“超級2020”。

    近期來看,一是中國將完成建設長期有人照料的近地載人空間站。該空間站預計在2022年左右建成,可支援3名航太員長期駐留,在軌運作10年,將向國際社會開放合作,提供全球共用的空間應用平臺。二是實施探月工程三期“嫦娥五號”任務,實現月面無人採樣返回,圓滿完成探月工程三步走的總體規劃目標。三是北斗導航衛星全球系統建成由30顆衛星組成的混合星座,服務範圍延伸至全球,與GPS、“格洛納斯”和“伽利略”系統相容、互操作,真正做到“中國的北斗,世界的北斗”。四是完成高解析度對地觀測系統衛星的發射與在軌應用。五是建設低軌移動網際網路星座“鴻雁星座”。該星座由運作在軌道高度1000多公里的數百顆衛星構成,預計于2023年在軌部署完成。

  遠期,到2030年前後,將實施長征九號重型運載火箭、空間飛行器在軌服務與維護系統、天地一體化資訊網路、下一代空間基礎設施、火星和小行星取樣返回、覓音計劃——太陽系近鄰宜居行星的太空探索計劃等重大工程項目,使我國躋身世界航太強國前列。

  多年來,中國在太空領域一直秉持敞開大門的合作理念。中國和聯合國外空司發佈的中國空間站國際合作機會公告,就是最好的佐證。我們盛情邀請世界各國積極參與,利用未來的中國空間站開展艙內外搭載實驗等合作。一年多以來,中國的開放姿態迎來了諸多合作夥伴與合作項目。這與某些國家和組織要建立太空部隊、宣佈把太空列為一種新戰場的姿態形成鮮明對比,得到了世界的廣泛讚譽。

  在美國國內,也有不少學者呼籲在太空領域,中美應該加強合作。其先決條件是美國的“沃爾夫修正案”須被廢除,否則不可能有任何實質性合作。合作可能須先從低調領域開始,比如共用遙感數據等。中美還可討論共同努力,減少環繞地球並威脅到每個人的太空垃圾帶。最重要的是,合作可擴展到聯合載人太空飛行。目標是建立聯合月球基地,而非陷入一場太空競賽。

  幾十年來,太空遨遊為人類提供了以不同方式看待世界的機會。曾搭乘美國“阿波羅11號”的宇航員邁克爾·柯林斯説:“讓我驚訝的是,地球看上去多麼脆弱。”中國航太員凝視地球時肯定也會有類似感觸。太空合作也許能帶來改變人類思維的機會,推動中美緩解緊張局勢。這對所有國家和我們共同的藍綠色星球來説都是好事。

 

    來源:中新網、新華網、環球網、央視新聞客戶端等綜合