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人类火星探测史 中国2018年进行火星探测工程

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发表于 2016-9-6 21:30:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
火星作为距离地球较近的一颗类地行星,自古就有许多传说。许多古文明都有相关的火星观测记载,但对火星进行系统的科学研究是在望远镜被发明后。人类从1960年开始,才算真正进入火星探测的时代。
冷战时期,苏联和美国的太空争霸战,将探索的目标指向了深空,这也拉开了人类对火星探测的序幕。苏联发射了人类历史上第一个火星探测器,虽未成功却吹响了号角。1964年11月,美国的火星探测器水手3号成功发射,后发赶超。随后,欧洲等国相继加入角逐,抢滩火星这块处女地,随着各国火星探测器的陆续上天,火星的奥秘被逐渐揭开……
火星探测,苏联吹响号角
1960年10月,苏联发射了人类历史上第一个火星探测器,不幸的是,它还未进入地球轨道就宣告任务失败了。4天后,苏联再次发射第二个探测器,也遭遇了失败。到1962年,苏联再次发射火星探测器也未能成功。
自1960年开始直到1971年间,苏联进行的火星探测计划几乎都以失败告终。直到1971年,苏联发射火星2号探测器,最终成功进入火星轨道。

人类火星探测史 中国2018年进行火星探测工程

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1996年12月7日,美国的火星全球勘测者探测器发射升空,此次观测的火星地面范围为有史以来最大。 这枚探测器持续运作了10年,最后在2006年11月5日失去联络,它是最成功的火星任务执行者之一。
稳中求进,美国后发赶超
事实总是如此残酷,苏联虽比美国早4年发射火星探测器,但却被美国后发赶超。美国国家航空航天局(NASA)对于火星的探索也不甘落后,紧跟着苏联的步伐,也于1964年发射了第一个火星探测器(水手3号),不过也未能成功进入轨道,任务宣告失败。但是,美国于1964年发射的第二个火星探测器(水手4号),却成功抵达火星轨道并实现“飞掠”,发回了大量宝贵的一手资料。它在距火星表面近1万千米的高度上拍摄到第一张火星的近照,还对火星周围的空间粒子环境进行了研究,成果丰厚。
20世纪70年代,美国国家航空航天局的水手系列末期任务——水手9号成功进入火星轨道。在这之后,美国又发射了海盗系列探测器,该系列探测器由轨道器和着陆器构成。其中,海盗1号的着陆器于1976年9月成功登陆火星,并且成功传回了火星表面的照片。海盗系列实现了对火星的第一次成功软着陆,基本奠定了人类火星探测的基础。

人类火星探测史 中国2018年进行火星探测工程

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2003年,欧洲航天局发射火星快车探测器搭载猎兔犬二号探测器。猎兔犬二号探测器成功登陆火星,但失去联系。
1996年,美国勘探者号探测器成功进入火星轨道,它连续工作了10年之久。紧接着,本世纪初,火星奥德赛探测器(主要了解火星表层构成和辐射环境)、机遇号和勇气号火星车(主要收集有关信息,以证明是否存在或曾存在过水)、火星勘测轨道飞行器(主要用于高分辨率详细考察火星,寻找往后适合的登陆点并提供高速的通讯传递功能)、凤凰号(主要对火星尚未探测过的北极地区展开勘测)、好奇号(主要探寻火星上的生命元素)等都非常成功。凭借这些探测器,美国几乎实现了对火星的立体勘察,发现了火星存在季节性液态水以及远古海洋环境的证据,揭开了火星大气的消失之谜。当然,美国国家航空航天局也有数次失败的案例,但成功的概率远高于苏俄。

人类火星探测史 中国2018年进行火星探测工程

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2013年印度发射火星探测器,成功进入火星轨道。本项任务是印度的首个行星际探测任务。印度ISRO是继俄罗斯RSA、美国NASA、欧盟ESA之后第四个成功进行火星任务的太空机构。
欧洲起步较晚,颇有成果
欧洲在火星深空探测上起步较晚。2003年,欧洲空间局(ESA)发射了火星快车号探测器,其轨道器运行正常,但其着陆器——猎兔犬2号却失踪了。有趣的是,2015年初,美国国家航空航天局的火星探测轨道飞行器MRO发现了疑似失踪的猎兔犬2号:轨道图像显示此着陆器已成功登陆火星,但是未能打开电池板,因此无法与地球取得联系。当年,欧洲空间局以为此着陆器已坠毁于火星表面,没想到,它就这样失踪了十多年,算是火星探测史上的离奇事件。
凭借火星快车任务,欧洲的火星探测也取得了重大发现。如据火星快车号太空飞船上的高分辨率立体相机HRSC拍摄的照片显示,在火星北极附近一个未命名的环形山的底部,有一块水凝结成的冰。另外,2004年,火星快车号探测器的紫外线和红外线大气层光谱仪发现了火星极光的存在。目前,火星快车号已绕火星转达5000多次,传回了大量的资料和地表影像,也为火星探测做出了巨大的贡献。
未来,多国跃跃欲试
在火星探索上,其他国家的贡献还非常有限。印度于2013年成功发射了火星探测器,创造了一个尴尬的纪录,即史上最便宜的火星计划(费用为7500万美元),投资额还不及一部好莱坞大片。印度的态度很明确,至少解决了有没有的问题,也算“亚洲第一”。
中国国家航天局曾与俄罗斯联邦航天局合作,希望共同探索火星。2011年,中国的萤火一号火星探测器搭载俄罗斯的运载火箭发射,本可以在印度之前取得成功,但因运载火箭发射失败,萤火一号与俄罗斯的福布斯号火星探测器一起坠入了太平洋。
在21世纪第二个十年内,火星探索进度最快的仍是美国,下一步,他们计划在火星上软着陆,同时把火星土壤样本带回地球。如果成功,可算是一次无人火星返回任务,这将为2030年载人登陆火星并返回积累经验。此外,欧洲方面也加强了与俄罗斯的合作,推出了ExoMars任务,也试图把着陆器送上火星。
随着越来越多的国家加入角逐,人类火星探测的技术也越加成熟。每一次的成功与失败,都是火星探测史的重要节点,也是探测技术的试炼与飞跃。尤其有一些事件,已被火星科学家们深深记住。


人类火星探测史 中国2018年进行火星探测工程

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中国火星探测也会在2018年展开

月球探测是深空探测的一部分,但月球只是深空探测万里长征的第一步。我国航天和科学院系统,也在规划对小行星、火星、金星进行探测,并构思了对主带小行星、木星和更遥远的柯伊伯带天体的远期探测计划。
在2013年9月23到27日北京举行的第64届国际宇航大会上,航天科技集团董事长许达哲在中国专场“中国航天发展与展望”的全体会议中做了中国航天的精彩报告,为我们带来我国深空探测的最新消息。许总报告中提到我国将2030年前将进行火星探测、深空太阳观测、小行星伴飞和着陆、金星探测、木星探测和火星取样返回等多个深空探测项目。不过他演示的幻灯片上,项目和具体时间与此前的报道有很大不同,其中2018年左右我国将进行第一次火星探测,探测器包括轨道和巡视器,2020年左右我国将发射深空太阳天文台,2020到2025年之间先后进行小行星伴飞和附着探测器和金星探测器的发射,2025年到2030年先后进行木星探测器和火星取样返回探测器的任务。

按这个最新官方消息,结合其他说法,火星探测任务基本确定,发射时间大致在2018年左右,而小行星伴飞和附着探测任务虽然基本确定,但时间仍有一定的不确定性。我国的首次火星探测任务采用轨道器加巡视器的设计,与日本的MELOS火星探测器方案十分相似。欧洲空间局的ExoMars火星探测项目也采用轨道器加火星车的设计,不过整体先进性是我国暂时无法相比的,ExoMars项目和MELOS项目也都将在2018年执行,这将是人类火星探测史上前所未有的盛况。

人类火星探测史 中国2018年进行火星探测工程

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我国还将探测小行星及木星
而在2012年,中国运载火箭技术专家龙乐豪院士接受采访时表示,在2030年前中国计划对火星、金星、木星等星体进行共9次探测。2012年发《上海航天》第6期上的论文《深空探测器总体技术》还提到了小行星探测和木星探测的详细时间节点,其中小行星探测器计划2017年使用长征三号乙火箭发射,先后在2018年8月飞跃Tukmit小行星,2020年4月与Apophis小行星交会并伴飞5个月,2022年5月利用地球引力借力加速飞向1996FG3小行星,于2023年8月与其交会并伴飞4个月,最后在1996FG3上着陆。木星探测器计划在2026年9月使用长征五号火箭发射,通过2027年2月金星引力加速、2028年1月和2029年10月两次地球引力加速,飞跃小行星带并在2032年8月到达木星,经过捕获制动后进行木星环绕探测。
木星探测的方案遥遥无期,具体方案还存在很大变数,不过小行星伴飞附着探测器已经得到了多方面信息的验证。2012年珠海航展期间,《兰州晚报》的关于兰州510所电推离子发动机的一篇报道,提到了510所的LIPS-200+离子电推进系统不久将应用于我国首次小行星探测航天器,完成主推进任务。
综上所述,虽然我国极为重视空间应用,而深空探测在很长时间内都只能适度发展,但未来我国仍将在深空探测领域有所作为,除了后续的探月工程二期和三期项目外,还将开展的火星和小行星探测任务,在更遥远的未来还可能进行主带小行星取样返回、木星环绕甚至柯伊伯带天体探测等深空探测任务,为增进人类对太阳系的了解做出中国人应有的贡献。
在早些年,中国的资金和技术都很有限的情况下,贸然挑战耗资巨大的深空探测不是明智之举。而如今随着我国综合国力的提高,中国在尖端科技领域的研究需求变得越来越旺盛,深空探索所取得的技术突破也能反哺其他领域。中国航天界摆脱以实用性第一的传统形象,参与到深空探测竞争中来也就理所当然了。

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