(热点)中国拉开火星探测序幕
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长征五号远程四号运载火箭于7月17日在中国文昌航天发射场拍摄。张摄(新华社)
中国人和火星的距离从来没有这么近过。
随着火星探测的序幕拉开,田文一号将实现环绕火星、登陆火星和巡视火星三大目标,获取火星探测的科学数据,迈出中国行星探测的第一步。
跨越数亿公里的行星探索发射窗口开启
由于火星距离地球较远,需要选择离地球较近的时间,每26个月才发生一次,今年7月至8月是火星探测器的发射窗口。
从7月23日起,地球与火星的距离将缩短至1亿公里以下。发射时间确定后,长征五号远程四号运载火箭将把火星探测器发射到地面火力转移轨道,然后在地面测控系统的支持下进入绕火椭圆轨道,运行到选定的进入窗口。随后,探测器将被控制下降轨道并释放着陆巡逻组件。登陆巡视组件成功软着陆后,漫游者将与登陆平台分离,进行区域巡视探测及相关工程实践活动。Surrounder将为漫游者提供中继通信链路,并在周围进行科学探索。
这个看似简单的旅程,其实充满了挑战和危险。与登月跨越的38万公里相比,地球与火星的距离是几千万公里,这对飞行器的测控通信是一个巨大的考验。火星探测器发射后,将旅行7到8个月。预计明年2月到达火星引力势场内,然后在到达火星前被火星捕获。
今年10月14日左右,火星与地球的距离将缩短到6200万公里,这是两者相对较近的时候。此时,火星、地球和太阳将在泰空排成一行,这将形成一个天文火星。这一天是从地球上观察火星的最佳时间。那时,当我们从地球上看火星时,田文1号也将在前往火星的途中。
胖五创造历史运载火箭拓宽中国空间舞台
中国太空飞行的阶段将和运载火箭的能力一样大。长征五号远程四号运载火箭承担了田文一号的发射任务,将开创中国航天飞行的新历史。
这是长征五号火箭的首次工程应用任务,标志着长征五号火箭具备了开展国家重大航天工程任务的条件,承担了中国人探索行星的发射任务。
为了摆脱地球引力,火星探测器需要加速到超过第二宇宙速度(11.2 km/s),才能前往火星。国内目前的运载火箭中,只有长征五号具备这种能力。如果发射成功,将是我国运载火箭最快的飞行速度,也将是我国运载火箭首次执行地球火转移轨道发射任务。
作为中国发射的最重的深空探测器,火星探测器的重量达到5吨。全世界只有少数几个这种重量的火星探测器,这对运载火箭的能力提出了很高的要求。长征五号作为我国推力最大的新一代运载火箭,起飞推力1000多吨,运载能力近25吨,使我国现役火箭运载能力提高了2.5倍。与目前常规火箭使用的化学燃料不同,长征五号的燃料多为-183℃的液氧和-253℃的液氢,称为冰箭。同时长征五号高推力氢氧发动机和液氧煤油发动机都是新开发的,单个120吨液氧煤油发动机的推力是目前中国火箭发动机中最高的。
此外,长征五号火箭采用了5米大直径箭形结构、全新主动发射平台、三型高性能环保火箭发动机等一大批新技术,技术跨度大、开发难度高,代表了我国运载火箭技术创新的最高水平。
从1986年开始设计论证,到2006年项目正式立项,再到2016年成功首飞,长征五号从零开始进入世界主流火箭阵营,见证了中国航天员十年铸箭的艰辛探索。
从2017年长征五号远程任务发射失败,到2019年长征五号远程火箭重组成功返回,再到今年长征五号乙远程飞行成功,远程火箭准备出发,中国大火箭正在向世界航天舞台中心迈进。
主动发射平台的大型火箭上升/上升/上升0/稳定
随着长征五号远程四火箭的等待发射,被称为大火箭车的主动发射平台引起了人们的广泛关注。据了解,该活动发射平台是中国最大、承载能力最强、系统最复杂、技术最先进的发射平台。倒计时结束后,主动发射平台将把大型火箭稳定地送到Tai/きだ 0/。
我国现役各类发射平台的规模是根据现役运载火箭的实际情况发展起来的。其中,搭载发射任务的大型火箭活动发射平台是航天科技集团中国运载火箭技术研究院新研制的。下水平台近70米高,相当于24层楼的高度;平台上表面占地600多平方米,相当于一个半篮球场。整个平台将近2000吨重。
与以前的发射平台相比,大型火箭发射平台的供电车辆更少。原发射塔上的数百个地面设备集成在发射平台上,最终的装配、测试和与火箭地面设备的接口关系可以在技术车间完成。这样可以在运输过程中保持界面和状态不变,直接运输到固定塔上。研究人员的目标是在三四天内完成发射准备工作,发射塔内火箭的准备过程可以成倍缩短。
大型火箭活动发射平台上表面有12个柱状支撑装置,是火箭在发射平台上的座位。研究人员花了三年多的时间,研制出了12点调平技术,使火箭坐得直而稳,不仅使火箭承受更好的应力,也方便了火箭的瞄准和发射。
大型火箭活动的发射平台上有十几项这样的新技术,是保证火箭安全、稳定、可靠的基石。正是这些先进技术使大型火箭活动的发射平台远远领先于我国现有的发射平台。
飞行控制测量和控制升级火灾探测贯穿整个过程
在中国首次火星探测任务中,北京飞行控制中心将作为指挥决策中心、控制计算中心、数据处理中心、信息交换中心和飞机长期管理中心。北京飞行控制中心作为任务飞行控制中心,还承担着地面火力转移轨道控制、火星轨道捕获控制、火面遥操作控制和环绕设备运行管理等任务。
据报道,新一代飞行控制软硬件系统将在本次任务中全面采用。与载人航天和探月任务相比,首次火星探测任务具有新的航天器平台、新的探测领域、实施周期长、测控方式复杂、轨道控制要求高、应急响应困难等特点和困难。为此,北京中心的研究人员最近进行了多次可靠性测试、压力测试和稳定性测试,并完成了软件的第三方评估。通过各种联合调试演练,全面系统地测试了新一代软件系统与国产硬件平台的功能性能和协调性,为任务的顺利完成奠定了坚实的基础。
田文一号火星探测器进入地球火转移轨道后,Xi卫星测控中心的喀什沈空站和佳木斯沈空站将为其提供全程测控支持。火星探测器最远探测距离近4亿公里,地火转移时间近7个月,对测控通信系统是前所未有的考验。为此,Xi安卫星测控中心重点对两个deep/きだよ 0站的对频综合系统、多功能数字基带、监控系统进行软硬件升级,为任务执行提供更加稳定、强大的测控保障。
多国同台竞技,中国一步实现24小时巡逻
在当今日益激烈的国际竞争中,火星探索已经成为国际航天大国目前和未来很长一段时间内竞争的主要舞台。今年7月至8月,中国、美国和阿联酋的火星探测器将在同一舞台上竞争,而原本计划同时发射火星探测器的欧洲航天局将计划推迟至2022年。
7月20日,日本三菱重工有限公司成功发射了阿联酋第一颗火星探测器“希望”。如果一切顺利,希望火星探测器将在2021年初阿拉伯联合酋长国成立50周年之际到达火星轨道。
Hope不仅是阿联酋第一个火星探测器,也是阿拉伯世界第一个火星探测器。重约1.5吨,设计寿命2年。它的主要任务是观察火星大气的温度和湿度以及火星的气候变化。与中国和美国计划发射的火星探测器不同,希望号不会在火星上着陆,而是在离火星表面20,000到40,000公里的轨道上绕火星运行。Hope绕火星运行大约需要55个小时,至少还要继续绕火星运行两年。
美国今年也将再次探索火星。美国宇航局的“毅力漫游者”计划于7月30日发射“空号”,并将乘坐第一架火星直升机“威蒂”前往火星。它的任务包括寻找火星上可能存在的生命迹象,探索火星的气候和地质特征,探索人类登陆和火星探索的道路。此外,毅力号将携带43个样本管,对收集的岩石和土壤样本进行妥善包装,并在下一次火星探测任务于2030年左右完成时带回地球。
根据该计划,中国的第一次火星探测任务将通过一次发射任务实现环绕、着陆和巡逻火星三大目标。此外,该任务还设定了五个科学目标,主要涉及研究空.的环境、形态和表面结构为此,火星探测器配备了13种有效载荷,其中7种在轨道飞行器上,6种在着陆器上。届时,将探讨公众关心的科学问题。中国发射火星探测器不仅是为了研究火星,为人类寻找未来的家园,也是为了反思自己,探索地球的过去和未来。(记者刘伟)
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