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探火要迈几道坎?——盘点中国首次火星探测5道难关

作者: 中国观察网 发布时间: 2020-08-01 08:01:57

  7月23日,中国首次火星探测任务天问一号探测器在文昌航天发射场发射升空。“天问一号任务将一次实现‘绕、着、巡’三大目标,此前世界上还没哪个国家可以一次同时实现,任务难度非常大。”中国航天科技集团所属中国空间技术研究院火星探测器总设计师孙泽洲如是说。

  火星探测并非易事。在奔向火星的圆梦之旅上,天问一号探测器将面临哪些难点和风险?记者采访相关专家,盘点探火路上的沟沟坎坎。

图为长征五号遥四火箭在中国文昌航天发射场点火升空。 骆云飞 摄

图为长征五号遥四火箭在中国文昌航天发射场点火升空。 骆云飞 摄

  第一道难关:任务起点高,技术跨度大

  截至2020年6月底,世界各国先后进行40多次火星探测活动,但任务成功概率只有五成左右。由此可见,火星探测任务本身风险较高。

  据中国空间技术研究院深空探测专家介绍,此次中国火星探测任务的发射规模非常大,环火探测与国际水平相当;探测器研制中,关联性异常复杂;首次地外有大气天体进入面临诸多技术挑战,比如在轨道、气动、防热、大帆面降落伞等近十个方面的设计,都要实现新技术突破和技术跨越。

  第二道难关:设计约束新,不确定性大

  面对遥远而未知的星球,天问一号探测器在奔赴火星的旅程中,不可避免要经受新环境的考验。公开资料显示,火星上稀薄大气、风场、尘暴、火面地形地貌等基础数据非常少,而且不确定性大。

  崭新的行星际空间环境,使得原本风险极高的探测任务难度更上一层楼;而最长旅途高达4亿公里的远距离以及大时延等火星新约束条件,对探测器自主能力要求颇高。这对火星成功进入和着陆、测控通信、火星车能源、热控、火面移动等一系列设计,以及电子产品的工艺、环境适应性等方方面面带来巨大挑战和不确定性。

  第三道难关:关键技术多,攻关难度大

  在此次火星探测任务中,关键性、唯一性且不可逆的环节非常多,如近火捕获制动、器器分离、进入/下降/着陆、火星车释放分离等关键技术。

  “天问一号火星探测任务最核心、最难的地方,就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程,只有一次机会,必须确保成功”。对于探火任务,孙泽洲有着冷静而清晰的认识。为此,研制团队攻关了全新气动外形、新型降落伞等关键技术,为成功降落火星“保驾护航”。

  第四道难关:验证任务重,试验难度大

  天问一号探测器上有不少新技术是原来卫星或者探测器未使用过的。为了确保探测器的可靠性,研制团队开展了大量的试验验证,除了常规的力、热等试验外,还要完成气动外形,防热烧蚀,悬停避障、缓速下降及着陆,火星车内场、外场等系统、分系统及单机级专项试验,验证任务极其繁重。

  中国空间技术研究院深空探测专家表示,这些专项试验不但试验方法、方案确定难,而且火星环境模拟、试验实施、试验结果判定等难度也很大。此外,试验验证的充分性、有效性、覆盖性以及试验仿真验证的难度也极大。但多重困难并没有吓退火星探测研制团队,设计师们争分夺秒地开展了大量试验验证和各项任务准备工作,为天问一号探火之旅铺平了道路。

  第五道难关:研制周期紧,进度风险大

  中国火星探测起步较晚。从任务立项伊始,研制团队就一直在奔跑。2016年初探火任务正式批复立项;2016年7月,火星探测器研制转入初样;2016年底,探测器完成全部关键技术攻关和详细设计……此后,研制团队一路“马不停蹄”,在短短4年多的时间内完成了从产品研制验证到待命出厂、再到按计划发射。

  此外,火星探测任务属于中国航天重大工程任务,参研单位多达几百家,多线并行、多地并进、多种状态流程串并行,衔接关系极其复杂,协调管理和资源保障难度大。为此,研制团队发挥全国大协作精神,精心策划、精准实施,确保了中国首次火星探测任务的顺利进行。(完)