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中國首個火星探測器年內升空
關鍵詞： 火星探測器 軌道測定 螢火一號 火星探測計劃 探測火星 第二宇宙速度 發射窗口 飛往火星 大橢圓軌道 磁層
圖為“螢火一號”衛星模型。本報記者余建斌攝
近日，記者從有關方面獲悉：中俄聯合探測火星活動將于今年年底前實施。屆時，由我國負責研制的“螢火一號”火星探測器，將與俄羅斯研制的“福布斯—土壤”火星探測器一起由俄“天頂”運載火箭發射升空前往火星。目前，“螢火一號”正樣星已啟運赴俄，將開展一系列相關測試工作。由于發射窗口長達1個月，“螢火一號”將選擇最合適的時機，從哈薩克斯坦境內的拜科努爾航天發射中心發射。
承擔我國首次火星探測計劃
重約110公斤，到達火星需10個月
據介紹，中俄聯合火星探測計劃2007年確定，雙方將聯合對火星及其衛星火衛一進行探測。根據協議，中方負責研制“螢火一號”火星探測器，將在繞火星軌道上對火星空間環境和大尺度地貌進行探測。
“‘螢火一號’雖然是顆能力有限的小衛星，但它科學目標集中，做的事情重要，‘性價比’很高。”中國科學院空間科學與應用研究中心主任、“螢火一號”工程應用首席科學家吳季說。
“螢火一號”重量只有110公斤左右，是一顆微小衛星。它有一個雙向平衡展開的太陽電池帆板，用來獲取能源。和地球衛星不同，由于火星軌道附近的太陽光能量密度比地球低，因此“螢火一號”的太陽電池帆板看上去要比地球衛星大一些。
從地球飛往火星，“螢火一號”的星際旅行將長達10個月，最終將進入一個圍繞火星旋轉的大橢圓軌道，其遠火點距離火星約80000公里，近火點距離火星約800公里。“螢火一號”將在這個軌道上運行一個地球年，約120多圈。
瞄準火星空間環境領域的首個探測器
探測火星高空大氣和電離層
據吳季介紹，“螢火一號”主要是開展對火星高層大氣和空間環境的探測，包括對火星空間磁場、電離層和粒子分布及其變化規律，火星大氣離子的逃逸率，火星地形、地貌和沙塵暴，以及火星赤道區重力場的探測。
迄今為止，人類對火星最關注的問題是火星上是否存在生命，國際上的探測計劃主要是針對火星上是否存在水或者集中于探測生命跡象。
以太陽系各行星與地球的相似性來排列，火星名列第一。實際上，人類對火星的大氣環境了解得并不多，特別是高層大氣和電離層。吳季舉例說，太陽大爆發噴出的物質，將會引發地球空間中的高能粒子流，并轟擊人造衛星等航天器，造成大量的衛星故障。這還是在地球有很強的地磁場保護前提下。而火星沒有像地球一樣的磁層保護，一旦出現太陽爆發事件，大量的空間高能粒子將轟擊火星表面，這將給人類未來登陸火星帶來嚴重威脅。然而，目前已經發射的大量探測器都沒有針對火星的高層大氣和電離層進行探測，或僅有一些片段的探測。
“螢火一號”執行我國首個火星探測計劃，在圍繞火星的大橢圓赤道軌道上開展對火星空間環境探測，對火星的高空大氣和電離層以及大氣與太陽風相互作用的區域實施全面探測，在人類歷史上還是第一次。
中俄合作深度最大的航天項目
我國自主火星探測已有計劃，等待立項
對中俄兩國而言，中俄聯合火星探測計劃可謂是兩國目前合作深度最大的航天項目。據介紹，2004年俄羅斯科學院決定再次實施對火衛一的探測。為了擴大這次試驗計劃的成果，俄羅斯航天機構決定讓出部分資源，用于搭載國外探測器。在中俄合作的框架下，中國科學界獲得了這一機會。
目前，我國也正在擬定完全自主的火星探測計劃，等待立項。吳季告訴記者，飛往火星開展探測是一項非常復雜的系統工程，需要多方面技術準備。包括需要大推力的運載火箭將探測器加速到第二宇宙速度11.2米/秒從而離開地球；需要對長達10個月的星際航行實施精確的軌道測定；需要對探測器實施巡航段維護和管理，以確保其在到達火星時仍然能夠正常工作；需要實施超遠距離的測控和通信，接收來自數億公里遠的火星探測器發回的微弱信號。此外，還需要探測器具備很強的自主姿態控制和運行能力。(余建斌)