中国航天事业创建已有70年,这个过程中我们先后经历了从无到有,从弱到强。而如今,中国人太空筑梦这条路,已经从太空步入深空。接下来的这几年,除了载人登月任务以外,火星采样返回同样值得大家关注。
当天问一号探测器成功完成目标,一次性实现“绕、落、巡”的时候,这不仅让中国成为继美国之后、掌握火星着陆巡视探测技术的第二个国家,也相当于打通了从地球到火星那条的路。即便探测器奔赴火星这条路有4亿多公里遥远,但中国航天依然能把探测器准确无误送抵火星、并安全着陆。
中国航天把路修到火星有何意义?
古人云:路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。而中国航天人就是这样,即使前方困难重重,也要百折不挠地坚持探索和追求。
原来,精神的力量真的会穿越时空,历久弥新。从第一颗中国卫星成功发射升空到中国空间站建成,从探月并在月球正面、背面采样返回到天问一号成功着陆火星,无一不难、却无一不曾取得重大突破。而中国航天把路修到火星,在我看来至少有以下几个重要意义:
第一个意义,这点最为直接,为2031年前后天问三号的火星采样返回任务打下基础。
这一点我相信没人会质疑,虽然中国航天不是真的修了一条路直达火星,但天问一号任务的成功实施,就相当于是一次全方位的技术验证,涵盖了从发射到飞行,以及着陆巡视这个完整过程,这说明我们把探测器送上火星的这条“技术路”能走通。
众所周知,天问三号任务的发射时间定在2028年前后,预计带回的火星样品体量是不少于500克,而返回时间是2031年前后。别看样品的量似乎不大,采样点也就在着陆点周围,但采样方式还不唯一,既有表层采样,还有深度约2米的钻取采样,而且火星上的土壤和地球上存在很大不同。
说到这里,大家不妨参照一下我国已经比较成熟的探月任务,同样是先有“绕”、“落”这两个关键步骤,然后才是“回”。而我们在探索火星的时候,虽然把“绕”和“落”这两步合并到了一次任务中,也就是天问一号,但“回”这个部分还是要单独实施,也就是后面的天问三号任务。
第二个意义,中国航天在拥有把探测器送上火星的能力时,便已经迈入了深空探测的第一梯队。
探火和探月相比,还真不是只有距离远近的区别,这对运载火箭的运力、探测器的星际飞行和导航能力,以及远距离测控通信能力都提出更高要求。而火星环境更复杂,这对天问一号的火星捕获和环绕能力,还有自主着陆和巡视能力都是考验。
事实上,在天问一号任务成功实施以前,人类虽然曾多次在火星着陆,但也只有美国曾多次取得成功。而天问一号的厉害之处,便是将多个目标集中在一次任务上,而且还成功完成目标,也就是从这时候开始,中国就迈入深空探测的第一梯队。
这还真不带一点夸张,要知道探测器的重量就大约有5吨,所以才会用推力更大的长征五号来发射。而探测器要飞行超4亿公里的遥远距离,光是抵达火星就耗时超200天,在这个过程中不仅要进行多次轨道修正,还涉及深空机动。
天问一号探测器飞那么远,之所以还能实现精准定位,主要依靠的就是自主导航和地面测控。而距离遥远带来的另一个问题就是信号也会衰减,为了解决这个问题,我国建成多个深空站,并采用了高灵敏度应答机技术,然后才拥有了稳定的远距离测控通信能力。
火星要顺利进入环火轨道、并成功在火星表面着陆,这个难度可以说就更大了,所以才会有“惊心动魄9分钟”的说法,这其实就是探测器从进入火星到着陆到火星表面的这段时间,这也是探测器去往火星过程中最为凶险的一个阶段,但天问一号只用一次就做到了。
第三个意义,中国航天把路修到火星,并非只为采样返回,或能解答生命是否在宇宙中普遍存在这类根本问题
地外生命,可以说是全人类都关注都一个话题,尤其是随着人类科学技术的进步,热度可以说是只增不减,因为如果存在地外生命,那么我们发现他们的概率其实是在不断增大。
火星如今的环境十分恶劣,但在科学家们眼中,并没有被彻底排除存在生命的可能性,而且从人类目前掌握的行星演化规律来说,火星至少有存在过生命的可能性。
简单来说,火星很可能并不是从始至终都不适合生命繁衍生息,只是随着时间递进才逐渐变成如今的模样。我们的祝融号火星车,也曾在火星上发现存在古海洋的证据,而时间是遥远的35亿年前。
天问三号一旦成功从火星采样返回,这不仅会让我国成为第一个成功带回火星样品的国家,还能让我们距离真实的火星更进一步。
这么说吧,我们探索的是火星,却又不只是火星,而是更大的地外世界。如果火星上存在过生命,甚至至今还有生命存在的证据,那么这也许就能解开与地外面生命有关的诸多疑问,其中就包括宇宙中是否普遍存在生命。
所以,这对于中国的火星探索规划来说,天问一号任务其实就相当于还只是“开胃小菜”,就像探月任务一样,我们并不会满足于“去过”,还要把火星上能的样本带回地球好好研究,甚至在积累了足够数据和了解之后还会更进一步。
地球到火星的这条路没变:天问一号只发射了一次,为何天问三号将要分两次发射?
显而易见,两次任务的目标并不相同,天问三号任务的难度也更大,这次就不只是要平安抵达火星,还要在火星上以不同方式采集样本,然后返回地球。但受限于目前运载火箭的能力限制,再加上火星采样返回远比月球采样返回更复杂,所以分两次发射主要是为了在突破运力瓶颈的同时降低任务风险。
等天问三号任务实施的时候,便会有2枚长征五号来发射,一次是发射着陆器、上升器和服务器组合体,这个部分就负责着陆、采样,然后由上升器带着采集到的样品从火星表面起飞;另一次则发射轨道器和返回器组合体,这个部分的主要任务就是把样品带回地球,所以只需要在环火轨道等待和上升器进行对接,然后进行样品转移。
你知道吗?作为探火已有六十多年的美国,即便毅力号已经在火星上收集不少火星样本,甚至多到还倾倒了一部分出来,但美国宇航局已经终止火星采样返回任务,给出的主要原因就是预算严重超支,任务成本预估甚至曾飙升到上百亿美元的规模。
虽然后来美国宇航局把预算计划压缩到70多亿美元,但换算成人民币还是有几百亿的资金投入规模,结果就是美国国会还是没有接受,而且直接终止了火星样品返回项目。但实际上,美国的火星采样返回计划之所以被叫停,其实跟技术太复杂也直接相关,并且,采样返回的时间预计也比我们更晚。
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