欧俄ExoMars火星探测器发射胜利：寻觅火星生命

　　出品：科普中国

　　制作：中国科学院国度天文台 郑永春

　　监制：中国科学院计算机网络信息中央

　　1. 发射胜利只是义务的开端

　　2016年3月14日下午17:31，欧空局和俄罗斯航天局结合研制的“ExoMars 2016”火星探测器，搭乘俄罗斯研制的“质子”号火箭，从位于哈萨克斯坦的从拜科努尔航天发射场升空，预计今年年底抵达火星。“ExoMars”是“Exobiology on Mars”的英文缩写，即火星太空生物学计划。

　　发射升空后，轨道器和着陆器还将进行一系列的分离和轨道调整，此中轨道器将持续任务至2022年：

　　2016年3月14日，义务发射(发射窗口为14日-25日)；

　　2016年10月16日，着陆器与轨道器分离；

　　2016年10月19日，轨道器进入火星围绕轨道；

　　2016年10月19日，着陆器被火星捕获，随后着陆在火星表面；

　　2016年10月19～23日，着陆器将在火星表面发展短期科学考察；

　　2016年10月25日，轨道器进入轨道倾角为74°的火星科学实验轨道；

　　2016年10月27日，轨道器进行远火点制动，绕火星一圈的周期由4个火星日变为1个火星日；

　　2016年11月4日～2017年6月，轨道器进行火星大气制动，降低轨道高度；

　　2017年6月，轨道器进行相干的科学实验操作任务；

　　2019年1月17日～2022年12月，轨道器结束火星考察，转而为后续火星表面探测义务提供中继通信服务；

　　2022年12月，义务结束。

图1发射升空后，整流罩抛离，“ExoMars”探测器开端脱离火箭独立任务

图2 地面控制中央正在紧张跟踪“ExoMars”探测器

图3 “ExoMars”在围绕地球进行多次加速后飞向火星

　　2. 火星从来就不是一场说走就能走的旅行

　　由于地球和火星都是运动的天体，所以从地球出发的火星探测器并非任何时候都可以发射，而是每隔2年零2个月(780天)才有一次发射机会，这样的发射机会称为发射窗口。也就是说，火星探测器的发射窗口每隔26个月才会打开一次。这是因为每隔780天，太阳、地球、火星就会排列成一条直线，称为火星冲，此时是发射火星探测器的好机会。

　　2003年8月23日的火星冲，火星正好处于离太阳近来的位置(近日点)，这时火星与地球的距离近来，仅为5575万公里，即火星大冲。这一年的6月2日，欧空局发射其历史上第一个火星探测器“火星慢车”号，同样由罗斯“联盟-FG”号运载火箭在哈萨克斯坦拜克努尔卫星发射场发射升空，“火星慢车”号携带一个轨道器和一辆“猎兔犬2号”火星车。火星慢车轨道器取得了胜利，但遗憾的是，猎兔犬2号着陆后就不知所终，再也联系不上。

　　火星是太阳系中与地球最为相似的行星，也是唯一有可能实现大规模移民的星球。因此，火星一直是太阳系探测的热点和重点。火星探测的方法重要包含遥感探测和着陆探测两种。遥感探测重要经由轨道器实现，目标是对火星表面发展全球性遥感；着陆和巡查探测重要经由着陆器和火星车来实现，目标是对火星表面重点地区发展定点精细探测，并寻觅火星已经或当初存在生命的证据。

　　轨道器飞行在火星大气层之外，技巧相对容易一些。而如果是火星车或着陆器，则需要穿过火星大气层才能“踏”上火星表面，是火星探测中最要害的技巧瓶颈。当前，美、俄、日、印、欧等国度和组织都已经或正在积极发展火星探测。1975年以来，美国已胜利实行七次火星表面着陆探测，分离是海盗1号和海盗2号(轨道器/着陆器)、“火星探路者”号着陆器和火星车、“勇气号”与“机会号”火星车、“凤凰号”着陆器、“猎奇号”火星车。这些表面着陆义务充分验证了火星探测的技巧和能力，实现了火星表面安全着陆与移动探测。

　　安全着陆在火星表面重要经由3种方法来实现，分离是：气囊缓冲、着陆支架缓冲、空中吊车着陆。20世纪90年代以来，“火星探路者”号经由气囊缓冲方法胜利着陆至火星表面，初步验证了火星大气层进入、加速、着陆的全过程(英文缩写为EDL)；21世纪初，“勇气号”与“机会号”火星车胜利实现大范围表面巡查，并使气囊缓冲着陆技巧逐渐成熟；此后，“凤凰号”着陆器使用着陆支架缓冲方法，实现了火星北极地区的安全着陆；2012年，“猎奇号”火星车实现了质量更重的探测器登陆火星表面，采用了创新性的空中吊车着陆方法。

　　火星探测器从130 多公里的高空进入火星大气，时速高达21000公里(每秒5.9公里)，要在短短七分钟的时间内，让探测器的速度降至零，从而实现安全着陆。这也是所有火星探测义务中技巧难度最大、失败概率最高的要害时刻，被称为“黑色七分钟”。

　　苏联已经对火星探测抱有很大热情，上世纪六七十年代发射了世界上第一个火星探测器，并在每个发射窗口几乎都会发射3～4颗火星探测器，雄心勃勃地希望在火星探测上占据领先地位，却接二连三遭遇失败，严重打击了自信心。在前苏联(含俄罗斯)已经发射的17颗火星探测器中，只有3颗算得上基本胜利，此中有1颗还只能算部分胜利(实现胜利着陆，却没有取得有意义的成果)，整体胜利率不足18%。2011年中俄结合实行火星-火卫一探测义务，同样遭遇失败，这说明俄罗斯在火星探测的要害技巧方面还存在瓶颈，也是俄罗斯愿意与欧洲结合实行ExoMars火星义务的缘由，希望经由国际合作提升自身航天能力。

　　相比而言，美国迄今为止共发射17颗火星探测器，此中胜利13颗，胜利率高达76%。所以航天界有人评价，火星是苏联人的坟墓、美国人的天堂。

　　近年来，欧洲、印度、日本等国度和组织在火星探测方面也多有动作，此中印度于2013年11月5日发射亚洲首颗火星探测器。中国的自主火星探测已经论证了十年有余，近来刚刚批准将于2021年实行我国首次火星义务。面对世界航天发展的新形势，我国相干主管部门和科技界必须有战略眼光，适度前瞻，早日发展火星探测，在人类探索太阳系的征程中做出与大国地位相适应的贡献。

　　3. “ExoMars”分两次发射：今年发“星”、后年发“车”

　　ExoMars计划最早始于欧空局1999年红皮书中提出的火星生物学设想。经过十几年的演化，ExoMars计划的重要目标是寻觅火星上当初和过去已经存在生命的痕迹，分为ExoMars 2016和ExoMars 2018两次义务，分离于2016年和2018年发射，整个ExoMars义务的预算为约16亿美元。

　　这次发射的ExoMars 2016义务重要目标是剖析火星大气层中的甲烷气体，验证火星表面安全软着陆的重要要害技巧，实现着陆器在火星表面着陆。

　　ExoMars 2016火星义务重要包含三大科学目标：

　　(1)寻觅火星过去存在或当初存有生命的痕迹；

　　(2)剖析火星次表层土壤中的水和化学环境；

　　(3)研究火星大气中的痕量气体成分及其来源。

　　经由ExoMars 2016火星义务的实行，将实现四大技巧目标：

　　(1)验证将科学仪器安全着陆在火星表面的大气进入、加速和着陆(EDL)技巧；

　　(2)实现火星车对火星表面的巡查探测；

　　(3)实现火星次表层样品采集；

　　(4)实现火星样品采集、封装、转移和剖析。

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/s/2016-03-14/doc-ifxqhmve9177068.shtml

声明: 除非转自他站（如有侵权，请联系处理）外，本文采用 BY-NC-SA 协议进行授权 | 智乐兔
转载请注明：转自《欧俄ExoMars火星探测器发射胜利：寻觅火星生命》
本文地址：https://www.zhiletu.com/archives-6188.html
关注公众号：