设计师揭秘中国火星计划:10月踏上征途

来源：国际先驱导报
   我国仅花了23个月就完成了一般5年才能完成的研制任务，如果发射成功，“萤火一号”将在火星首次发回来自中国的问候

“火星在古代被称为"荧惑"，中国第一颗火星探测器取其谐音，命名为"萤火一号"。”
　　中俄联合火星探测副总设计师、上海卫星工程研究所研究员陈昌亚博士向《国际先驱导报》记者解释“萤火一号”的来历时，这样说道，“别看它重量轻，但五脏俱全，它将携带照相机、磁强计等八件武器，肩负我国首次地外行星空间环境探测的重任。”

　　今年10月将踏上征途

　　5月28日，在第三届上海航展上，一个名为“萤火一号”的探测器成为焦点中的焦点，这就是我国自主研制的首个火星探测器模型，它体重仅110公斤，本体长75厘米、宽75厘米，高60厘米，在展位上显得有些小巧玲珑。

　　上海航天局负责人在航展上透露，“萤火一号”已通过各项试验考核和验证，现已转入“待发”状态。今年10月，它将搭乘俄罗斯运载火箭飞向太空，踏上前往火星的漫漫征途。与“嫦娥一号”到达月球38.4万公里的距离相比，“萤火一号”的运行距离是它的900倍——3.56亿公里，在飞行11个月后才能到达火星轨道并开展科学探测。

　　我国火星探测计划早在2006年就提出，2007年6月，中俄正式签署商务合作协议——两国于2009年10月联合开展火星探测。

　　“火星每两年才靠近地球，今年发射正好是一个机会”。陈昌亚说，根据中俄合作协议，“萤火一号”探测器将与俄罗斯“福布斯-格朗特”着陆探测器共同搭乘俄方运载火箭升空。此后，“萤火一号”与“福布斯”将分道扬镳，“福布斯”转途探测火卫1，并登陆采集火卫1的土壤返回地球，而“萤火一号”则进入绕火星的椭圆形轨道，在火星大椭圆轨道上，展开太阳帆板，正式开始履行它的火星探测使命。

　　“它将探测火星的空间环境、探测研究火星表面水的消失机制、揭示类地行星的空间环境演化特征。”上海航天局透露萤火号的设计寿命为2年（在轨运行1年），此次探测是我国火星探测“绕、落、回三步走”项目计划中的第一步——“绕”。

　　“萤火一号”的两个相机将对火星和火卫1进行拍照，陈昌亚说：“探测器会把收集的各种科学数据通过远距离传输技术不断传回给我国的地面科研人员。”届时，它将从火星发来第一次属于中国的问候。但是，“萤火一号”完成使命后将不会返回它的故乡，而是永远地留在浩瀚的太空。

                                                                                       中俄合作与时间赛跑
　　目前，“萤火一号”已做好各项准备即将运往莫斯科，中俄两国科研人员将对它进行联合测试，然后运往哈萨克斯坦境内的拜科努航天发射中心进行发射。

　　从2007年6月中俄正式签署合作协议到今年10月探测器正式发射，研制时间只有两年多，上海卫星工程研究所在接到任务后开始和时间展开赛跑。

　　“一般卫星的设计至少要三年，火星探测器少说也得五年，我们加班加点工作，完全是把两年当作四、五年来用。”为了“萤火一号”的研制，今年大年初一时陈昌亚还带领工作人员到北京科学院空间中心进行单机和系统的测试。

　　“萤火一号”探测器在今年6月出厂，只用了23个月的时间。“这在航天界算是一个奇迹”，陈昌亚的语气充满了自豪。

　　虽然俄罗斯为我们提供了很多帮助，但也因此带来了局限。“由于这次是俄方设计的轨道，这给我们探测器的研究增加了许多要求，我们必须面对“长火影”（长期火星阴影）。”陈昌亚告诉记者，国际上的火星探测器一般不走赤道这种轨道，但由于与俄罗斯探测器捆绑一起，这种探测器要到火卫1必须借助赤道轨道寻机着陆，而将“萤火一号”仍留在大椭圆赤道轨道上，从而将面临探测史以来最长的8.8小时“长火影”。

　　8.8小时的焦急等待

　　在“萤火一号”未来的火星之旅中，它将遭遇7次“长火影”，零下200多度的“黑夜”状态最长时间持续达8.8小时。而以太阳能为主要动力的“萤火一号”在此期间无法接收阳光，为了保存能量，部分单机不得不进入休眠状态以保持最低功耗，当“长火影”结束后再加热、加电唤醒。

　　陈昌亚回忆起今年2月的那次试验，当时，实验室里一片黑暗，已见雏形的“萤火一号”正艰难地依靠自带的电池维系着休眠状态的运作，这里严格模拟着火星最严酷的环境：充满了液态氮和氦的空间，温度只有－260℃。

　　在陈昌亚看来，这8.8个小时漫长的如同一个世纪。8.8个小时过后，“萤火一号”上的16台单机均能唤醒且正常工作，“这证明我们的设计正确、实验进展很顺利，我的心情也轻松多了。”

　　2006年美国“凤凰号”也是因为火星的严寒，在“冻僵”后无法苏醒，能量耗尽致使其长眠火星。如果“萤火一号”最后实践成功，那将会创造穿越火影的最长纪录。

　　5大技术难题最终攻破

　　如今，深冷环境适应技术、活动部件及电子器件休眠－唤醒技术、姿控自主控制、深空测控技术、整星磁清洁控制技术等五项技术难关均已闯过，在23个月内解决了这些难题，也创造了国内航天研究史的多项第一。

　　“目前，"萤火一号"已经按照环境条件做完了所有的试验，一切正常。”萤火一号是继神舟载人飞船、嫦娥探月工程后，我国又一次重大航天科学计划，它将成为中国航天史上一个新里程碑。“它会带动我国深空探测技术的发展，为深空其他行星的探测打下基础。”陈昌亚说。

　　中国自主探测火星还需20年

　　“火星有没有水，火星有没有生命”，为了解开这些谜题，人类自从进入航天时代，已经向火星发射了30多个各类探测器。今年10月，中国也将加入探测火星的队伍，向火星发射“萤火一号”。但真正实现“绕，落，回”三步计划，还有很长的路要走。

　　“在航天界，火星有航天器的坟墓之称”，北京大学地球与空间科学学院焦维新教授对《国际先驱导报》说，火星探测初期有三分之二的探测器都以失败告终。

“萤火一号”在科技部立项时，焦维新是评审专家之一，他说：“首先要解决运载火箭的难题，要让探测器脱离地球引力必须达到第二宇宙速度11.2公里/秒，这样才能确保探测器不奔向其他天体”，焦维新指出，而目前中国运载“嫦娥”的火箭的速度只有10.9公里/秒。
　　不过，焦维新指出，单从切入轨道而言俄罗斯现在已能做到百分之百成功，由他们帮“萤火一号”切入火星轨道应该不成问题。

　　中俄联合火星探测副总设计师陈昌亚则向本报指出另一个难题，探测器的信号对地面指挥尤其重要，“一旦捕获探测器的信号，就像听到新生婴儿落地一样。”但在茫茫太空，信号十分微弱，“没有信号就无法判断探测器是否进入轨道，也无法对探测器飞行作出调整。”焦维新说，这需要建立深空探测网，但中国还没有建立起像美国那样覆盖全球的深空探测网。“仅靠我们自己的国土现有的探测网和少量的探测船是不够的。”

　　对于中国何时能自主探测火星，焦维新认为恐怕还要20年。“不仅需要研制自己的运载火箭、还要有自己的深空探测网，提高探测器的跟踪通讯能力，这里有很多技术问题，需要一步步探索。”他认为大量开展国际合作是一条捷径。

              萤火一号“飞行行程
    ⒈今年下半年，“萤火一号”将和俄罗斯的“福布斯”探测器一起，搭乘俄罗斯的运载火箭启程。
    ⒉“萤火一号”将和“福布斯”一起飞行11个月，到达火星轨道后分开。飞行的过程中，能量由“福布斯”供给。
    ⒊分道扬镳后，“萤火一号”留下来绕火星赤道飞行探测，而“福布斯”将转途去探测“火卫1”。

别人花了5年，那是人家从0开始的。我们无需从0开始，当然不必再走他人的弯路了。

8.8小时的极寒考验与连续数周根本不是同一回事情，绕火星飞与在火星表面活动更不是同一回事情。我们的记者就惯于做这种无意义的比较。

记者行业缺乏天文爱好者说明天文爱好者职业发展还有很大潜力、、、、、、

相关的报道总是夸大虚词，提高技术含量！
不过这次的火星计划，只在乎它的结果，不在乎它的过程！拭目以待吧！

中国第一颗火星探测器“萤火一号”
   火星探测是我国首次开展的地外行星空间环境探测活动。据陈昌亚透露，由上海航天局牵头研制的“萤火一号”重量为110 公斤，体积为750×750×600mm，太阳帆板展开时将达到7.85米。和它180 公斤重的美国前辈“勇气号”、“机遇号 ”，以及计划在同年发射的600 公斤重的新型火箭车， “萤火一号”算得上是火星探测器家族中的“轻骑兵”、“小个子”。

　　2007年6月27日，中俄签署双边合作协议，两国将于2009 年联合开展火星探测项目。“俄罗斯航天机构计划于2009年10 月实施一项名为‘福布斯- 格朗特（Phobos-Grunt）’的火星及火卫1采样返回探测计划，进行对火星的环绕探测和火卫一的着陆探测，采集0.1-0.2kg火卫一土壤样品返回地球。俄方邀请中方参与该计划，提议与‘福布斯- 格朗特’着陆探测器共同发射一颗中国研制的火星探测器，开展中国与俄罗斯联合火星探测计划。”陈昌亚向本报记者解释。

　　届时，“一箭双星”将在距地面200公里的远轨道飞行4小时，然后飞到距地面1 万公里的过渡椭圆轨道做26小时的无动力飞行。之后，伴随着火箭主发动机的再次启动，“萤火一号”彻底告别地球，进入从地球到火星的双曲线轨道，和“福布斯”同甘共苦地共同飞行11个月。

　　在联合飞行的过程中，两颗卫星通过电缆连接在一起， “萤火一号”的能量由“福布斯”供给。到2010年8月之后，两颗卫星正式分道扬镳，“福布斯”将转途去探测火卫一。“萤火一号”则进入绕火星的椭圆形轨道，在“近火点”（距离火星最近的点）800公里、“远火点”（距离火星最远的点）80000公里、轨道倾角正负5度的火星大椭圆轨道上，展开太阳帆板，正式开始履行它的火星探测使命。陈昌亚介绍说， “萤火一号”和“嫦娥”的任务其实很类似，只不过探测的对象不一样。“萤火一号”拜访火星时，将共携带八件“武器”，包括两台摄像机、两台磁强计、离子探测包和光学成像仪等等，将重点探测火星的空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探测火星地形、地貌和沙尘暴；探测火星赤道区重力场。

　　对于探测火星周围空间环境的意义，陈昌亚表示：“通过探索火星的尘暴、近火星空间流星，收集火星大气数据，对其化学成分进行分析，再加上对火星的地表和地下结构的观测分析，人类可以发现火星上的生命痕迹。”

　　零下200℃的考验

　　“萤火一号”从2006年10月开始预研，2007年6年正式研制。按照中俄合作协议，中方已经完成了初样的全部研制工作，一颗结构力学星和一颗电性星已于2008年9月29日运抵莫斯科，等待中俄联合试验。“从正式研制到2009年6月出厂，只有24个月，时间紧迫。在研制过程中，还要攻克四大关键技术。”

　　这四大关键技术包括：超远距离的测控通信；自主控制；超低温度的适应技术和8.8小时的长火影；还有热控技术，轻型化技术等难点，简称“三控一化”。人造地球卫星与地球的距离一般从几百公里到几万公里左右，月球距离地球约为38.4万公里，而到火星处距离约3.5亿公里，卫星的测控数传要克服信号衰减和传输时延等困难，实现深空环境下的有效通信，到火星的信号较到地球卫星接收信号要弱几千倍。

　　而由于火星与地球之间距离甚远，火星探测器接收地面遥控指令时间较长，环绕火星运行时，地面测控站进行遥控的主动控制能力远低于地球卫星，因此，对火星探测器星上自主能力的要求大大提高，以降低卫星对地面系统的依赖性，不能够像地球卫星那样实时遥控。

　　除此以外，“萤火一号”在整个探测过程中，将遭遇7次“长火影”，时间长达8.8个小时。此时，火星将运行至探测器和太阳之间时，主要依靠太阳能的“萤火一号”为了保存能量，不得不进入休眠状态。然后，它在“长火影”结束后再加电唤醒。而经过8.8个小时的休眠，“萤火一号”的周围环境温度达到零下200℃以下，过低的温度会影响机器休眠时的运行，如果机器被“冻死”，就不能在通电后“活”过来。“‘长火影’是小家伙不得不过的一道关。”目前，陈昌亚和“萤火一号”研制团队正在对此进行技术攻关。

支持一下！非常期待，中国人也开始进军火星了！！！
不过希望科学家们不要每次都搞什么来自XX星球的问候，节约出来空间，多做几项科学试验不是更有意义吗！

希望能看见外星人

预祝中国火星探测圆满成功！

加油

不是中国和俄罗斯和发了一个卫星吗，是金星的还是火星的？？
michaelfans 发表于 2009-6-6 17:57

                               
登录/注册后可看大图

当然是火星啊

从这篇文章看出来，真正牛的是俄罗斯那个叫福布斯的玩意儿啊！ 登陆火卫一，采集土壤还能再带回来！！貌似美国都没从月球以外的天体上带回过采集样本吧～～

从这篇文章看出来，真正牛的是俄罗斯那个叫福布斯的玩意儿啊！ 登陆火卫一，采集土壤还能再带回来！！貌似美国都没从月球以外的天体上带回过采集样本吧～～ ...
robyjr 发表于 2009-6-7 13:34

                               
登录/注册后可看大图

可不是你说的那样，好好看看文章！

不错，支持中国宇宙探测

让我们期待他的成绩吧！