“關鍵7分鐘”成火星著陸最大挑戰(zhàn)

“火星你好，中國來啦!”11月14日，伴隨著中國火星探測任務的首次公開亮相，很多網友都發(fā)出這樣的歡呼。當天，中國國家航天局邀請部分外國駐華使館及國際組織人員、中外媒體記者約70人，赴河北懷來觀摩中國首次火星探測任務著陸器懸停避障試驗，并參觀相關試驗設施?！董h(huán)球時報》記者在現場了解到，中國的首次火星探測計劃將于2020年舉行，經過7個月的飛行后，中國的火星探測器將經受最關鍵的“7分鐘降落”考驗，這次進行的懸停避障試驗就是對此而來。

如何模擬火星環(huán)境

根據地球與火星位置關系，每26個月會有一次從地球向火星發(fā)射探測器的最佳時間窗口。在這個時間點發(fā)射火星探測器，將節(jié)省大量燃料，縮短抵達的時間。2020年就將迎來一個窗口期，因此明年被稱為國際上的“火星探測大年”，包括中國、美國、歐空局、印度和阿聯(lián)酋等多個國家和國際組織都公布了各自的火星探測計劃。

在抵達現場之前，《環(huán)球時報》記者一直很好奇的問題是：火星重力遠比地球小，如何能在地球上模擬火星重力環(huán)境呢?難不成還得跟航天員失重訓練那樣，在大水池里用浮力來抵消部分重力?在記者搭乘的大巴駛進號稱“亞洲最大”的中國地外天體著陸綜合試驗場后，一組高大的鋼架結構建筑讓答案豁然開朗。

中國首次火星探測任務總設計師張榮橋介紹說，火星的自然環(huán)境與地球相比有很多的不同，其中重力只有地球的1/3。為了模擬在火星環(huán)境下的著陸，中國航天科研人員專門建造了一整套設施。它由三個部分組成：塔架系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和地面的火星表面模擬區(qū)域。最顯眼的是6個鋼結構的塔柱，通過上方的環(huán)形桁架連接成一個柱形的剛體結構。塔柱高140米，內圈直徑120米，足以滿足模擬火星降落時的空間。

隨動系統(tǒng)是中間的紅色平臺，它通過36根鋼纜進行固定，下面垂吊的就是長著4條“腿”的火星探測器。通過精確控制平臺的運動速度，它可以承擔探測器的部分重量，進而為探測器模擬出火星的重力環(huán)境。

此外，塔架下方的地面上還鋪設有特殊材料，形成各種坑和坡的形狀，從而模擬火星的表面特性，考驗下降過程中探測器搭載的相關光學和電子設備能否發(fā)揮作用。

“關鍵的7分鐘”

14日進行的試驗是模擬火星探測器在距離火星表面67米的高度上懸停，并自主尋找遍布坑與碎石的地面安全著陸區(qū)，然后避障下降到20米的全過程。

5、4、3、2、1……試驗開始了!《環(huán)球時報》記者看到，伴隨著震耳的轟鳴聲，被吊在高空中的火星探測器向下噴出火焰，然后開始緩緩下降。不過下降動作并沒有持續(xù)多久，探測器就在空中懸停住，并自行向左調整位置，避開地面的各種障礙物尋找合適的降落地點。待位置找好后，它再度緩緩下降，最終平穩(wěn)地在20米高度停機。

為何要大費力氣專門修建這樣的模擬測試設施并進行反復試驗呢?張榮橋介紹說，中國首次火星探測任務計劃于2020年擇機實施，目標是通過一次發(fā)射任務，實現火星環(huán)繞和著陸巡視，開展火星全球性和綜合性探測，并對火星表面重點地區(qū)精細巡視勘查。屆時探測器經過7個月時間的飛行抵達火星后，最后的降落過程只有7分鐘。但這是“計劃中最困難、挑戰(zhàn)最大的環(huán)節(jié)”。

一名航天專家告訴《環(huán)球時報》記者，航天器的自主避障降落過程本身風險就很大，以色列、印度今年發(fā)射的月球探測器都是在這個階段失控墜毀。而相比距離地球約38萬公里的月球，火星與地球的距離更加遙遠，最近的距離也有5500萬公里，即便是無線電信號單向傳輸都需要4分鐘時間，這意味著在關鍵的著陸過程，只能依靠探測器自行處理遭遇的一切問題，對探測器應對突發(fā)情況的要求非常高，難度比月球探測器更大。然而火星環(huán)境異常復雜，在火星探測歷史上，各國探測器“折戟沉沙”的比例超過一半。

據介紹，目前火星探測器的著陸方式主要分三大類：“氣囊彈跳”式主要適合于比較小的探測器，比如美國“火星探路者”“勇氣”號和“機遇”號火星車等，通過在降落前鼓起氣囊，利用氣囊進行緩沖就可以實現安全著陸;“反推著陸腿”式主要是利用反推火箭，提供最后著陸時的緩沖力，適合于較大型火星探測器;“空中吊車”式則是美國“好奇”號火星車等超大探測器采用的著陸方式，通過從探測器上方吊著的反推火箭提供緩沖，把探測器放到火星表面后再脫離?！董h(huán)球時報》記者注意到，這次測試的中國火星探測器采用的是“反推著陸腿”式，其中關鍵的懸停避障技術在嫦娥三號、嫦娥四號月表著陸的過程中已得到成熟應用。

中國航天繼續(xù)“國際合作”

盡管此前由于美方故意阻撓，沒有及時發(fā)放簽證，導致中方代表團集體缺席了10月21日開幕的2019年度國際宇航聯(lián)大會，但中國航天并未改變“國際合作”的宗旨。國家航天局局長張克儉14日表示，中國主張在平等互利、和平利用、包容發(fā)展的基礎上，加強航天國際交流與合作，共享航天發(fā)展成果。據了解，未來中國還將進行火星采樣返回、小行星探測、木星探測等深空探測項目。張克儉表示，中國國家航天局愿與各國航天機構、空間科學研究實體及國外空間科學愛好者攜手，在后續(xù)重大航天工程任務中加強合作，共同推進航天事業(yè)發(fā)展。

張克儉透露，國家航天局向美國、俄羅斯、歐洲等多個國家和國際組織的駐華代表發(fā)出邀請，現場觀摩這次火星著陸器懸停避障試驗。據《環(huán)球時報》記者了解，當天有來自法國、意大利、巴西等19個駐華使館的使節(jié)，歐盟、非盟駐華使團、亞太空間合作組織的代表出席了這次活動。

據介紹，中國航天發(fā)展60年來，積極推動國際合作，已經與45個國家和國際組織簽署了140余份航天合作協(xié)定，與法國聯(lián)合研制了中法海洋衛(wèi)星、天文衛(wèi)星;與意大利聯(lián)合研制了中意電磁衛(wèi)星;與巴西聯(lián)合研制的中巴地球資源系列衛(wèi)星，被譽為“南南高技術合作”的典范;在嫦娥四號任務中與德國、荷蘭、瑞典、沙特、俄羅斯、阿根廷等國開展了積極的國際合作，并于今年4月發(fā)布了嫦娥六號和小行星探測上的合作機遇公告;近期在地球觀測組織大會上，宣布將高分一號、高分六號衛(wèi)星16米分辨率光學數據對全球開放共享。這些舉措為擴大更多的國家，特別是發(fā)展中國家共享空間技術成果，推進社會經濟發(fā)展帶來了福祉。（環(huán)球時報報道 赴河北特派記者 馬俊）

關鍵詞： 火星 探測