就在今天7月23日中午12:41,我国长征5号遥四火箭在海南文昌点火升空,开启了我国首次火星探测任务天问1号的火星之旅。
值得注意的是,7月下旬是我国发射火星探测器的最佳时期,因为每隔18到24个月,地球与火星会呈现直线排列,使得火箭从地球直达火星的时间,会从9个月缩短为7个月。
一旦错过,就要再等2年时间。
这一消息被印度媒体报道之后,印度网友笑了:我们印度7年前就发射了火星探测器了,并且能够成功进入火星的预定轨道。
甚至印度最大的媒体《印度时报》给出警示说,中国野心勃勃想要快速超越印度的航天成就。
只是印度媒体不愿意说的是,中国这次发射的包括一个轨道飞行器和一个火星探测器,探测器是要在年第一季度降落在火星表面的,而印度只不过是在7年前发射了一颗火星轨道卫星。
火星探测器到底难在哪
截至目前,人类已对火星实施了44次探测任务,其中成功了24次,成功率不足50%,苏联是第一个探测器登陆火星的国家,美国是第二个,此次中国若能成功,将成为第三个。
首先来说,地球距离火星长达1.93亿公里,因此这对重型火箭的制造和研发要求极其高,想想看一个火箭能够支撑探测器飞跃1.93亿公里,火箭的燃料还有他的可靠性要求极高,跟平常的火箭发射低轨卫星完全不是一码事了
其次,探测器若是要顺利抵达火星,附近需要获得摆脱地球引力的能量,使用精心设计的地火转移轨道,因此要实现探测器被火星引力场捕获这个技术难题、否则探测器将会与火星擦肩而过。
其三,火星探测任务捕获时,探测器距离火星最近的时候为公里,稍有偏差,要不就会撞击火星造成探测器毁灭,要么飞离火星成为太空垃圾。再者,探测器距离地球1.93亿公里,单向通信时延达到10.7分钟,控制台在地球地面无法做到实时监控,只有赋予探测器自主执行捕获的能力,因此科学家必须让探测器实时感知并进行精确的姿态控制,全面实现智能化。
从地球到火星需要克服辐照和辐射环境、地火星际空间温度和微流星环境等未知风险之外,部分关键技术难题过去始终是中国的软肋,例如大时延自主管理及近火捕获制动导航控制、还有远距离测定轨能力和远距离测控通信等等。
中国是如何突破的?
首先,相比于年中国发射“萤火一号”,需要跟俄罗斯合作,用俄罗斯的火箭。此次发射探测器的是我国自主开发的重型火箭:长征五号遥四重型运载火箭。该火箭重量达到了吨,直径为5米,发动机是我国航天研究所特制的YF-77发动机和YF-发动机,增加导向叶片和使用镍超合金代替不锈钢,燃料是由液态氢与液态氧结合,保证了长途运载能力,用于专门执行太空任务的运输服务。
第二,发射基地是在海南文昌,而不再是过去西昌或者酒泉发射中心,年印度发射火星探测器的时候,中国的海南文昌发射基地还没有竣工。印度能够成功发射火星探测器,跟印度发射基地的纬度是分不开的。在低纬度下发射远程火箭,就会大大地节约能源和距离。
第三,印度发射成功火星探测器,与美国NASA提供DSN服务是分不开的,DSN服务需要全世界多个地面测控站进行配合,在这方面,美国具有明显的优势。中国要想成功发射天问一号,必须要解决这个问题,因此这些年中国一直努力营造,最终在嫦娥二号距离地球万公里也实现了通讯,年我国又实现了与47亿千米外的“新地平线号”探测器通讯。同时,随着70米口径深空天线之前已经在天津落成,以及我国与欧洲空间局建立战略合作关系,我国深空探测通信的问题迎刃而解。
第四,中国对火星着落和生活环境进行了大量模拟测试。年11月,中国在河北省怀来县。和县基地成功对火星任务进行模拟测试。这个试验复制了火星引力,并测试火星表面的悬停和着陆。年中国在位于青藏高原柴达木盆地干旱沙漠地区开设了首个平方米的火星模拟基地,营造费用高达万美元。旨在让人生活在类似于火星的环境中,适应类似于火星地形的环境。
五,此次我国火星流动站相比之前的月球探测器,科技等级实现了飞跃的进步。流动站有六个轮子和四个太阳能电池板,并装有六个科学仪器。重量超过公斤,是玉兔月球漫游车的二倍,配备多光谱相机,探地雷达和激光诱导击穿光谱仪以及用于检测气候和磁环境的有效载荷,可以工作三个地球月。
第六,借助我国在人工智能、云计算和算法方面的世界领先地位,在确保制动火星捕获成功方面,中国科技大展拳脚。上海航天开发了如星务处理器双大脑,姿轨控计算机三核心,“时间-加速度”双关机策略,牛发动机和8台牛推力器两重保险等研发成果,确保制动捕获。
印度跟中国比的底气是什么
年,中国的萤火一号火星探测器因技术故障发射失败,第二年印度总理辛格在印度独立纪念日宣布,印度将向火星发射探测器。
年11月5日印度以PSLV-XLC25型火箭发射发射MOM之后,印度全民沸腾。
印度在中国之前发射火星探测器,印度人的民族自豪油然而生。
整个火星轨道探测器的营造成本,只有7万美元。比印度宝莱坞拍摄的大片成本都要来得低。而且当时,印度高水平的航天工程师,每个月的工资仅为0美元。也就是人民币多块钱。只是欧美工程师的一个零头,中国工程师的一半薪水。
更重要的是从宣布到执行。印度的火星任务只耗时两年零一个月。而上一次美国发射火星轨道探测器所花费的时间是6年。
而且意义对印度重大,因为印度成为世界上继美国,欧洲和俄罗斯之后,第4个成功探测火星的国家。
因此从年之后。印度成为全世界著名的火箭发射“订单狂魔”,印度接连发射了来自32个不同国家的颗外国卫星,在“新空间”市场上势不可挡,印度以其低廉的发射价格以及较高的成功率一举超过中国,成为国际商业发射市场的新星。
在印度的普通民众看来,印度已经是亚洲头号的航空航天强国,这是中国航天所无法比拟的。
对于中国”天问一号”此次发射,印度时报还不忘讽刺说,中国通往火星的道路并非一帆风顺:长征5号长火箭因外形庞大而被昵称为“胖5”,但今年年初未能发射。
印度时报还提及说,中国这次成功,是强迫疫情期间科学家们在家工作实现的,探测器从北京运到上海,是三名团队成员开车12小时交付。
印度为了论证中国正在追赶印度,提及美国传统基金会观点,中国正在与日本和印度进行“慢速竞争”,争取让自己成为亚洲太空强国。
不过在美国媒体看来,中国的太空竞争对手是美俄,印度只有靠边站的份,目前中国积极支持太空探索,发展航空提高工业实力,前景不容小觑。