親歷我國火星着陸模擬試驗
本報赴河北特派記者 馬 俊 編者按：“火星你好，中國來啦!”11月14日，伴隨着中國火星探測任務的首次公開亮相，很多網友都發出這樣的歡呼。當天，中國國家航天局邀請部分外國駐華使館及國際組織人員、中外媒體記者約70人，赴河北懷來觀摩中國首次火星探測任務着陸器懸停避障試驗，並參觀相關試驗設施。《環球時報》記者在現場瞭解到，中國的首次火星探測計劃將於2020年舉行，經過7個月的飛行後，中國的火星探測器將經受最關鍵的“7分鐘降落”考驗，這次進行的懸停避障試驗就是對此而來。
如何模擬火星環境
根據地球與火星位置關係，每26個月會有一次從地球向火星發射探測器的最佳時間窗口。在這個時間點發射火星探測器，將節省大量燃料，縮短抵達的時間。2020年就將迎來一個窗口期，因此明年被稱為國際上的“火星探測大年”，包括中國、美國、歐空局、印度和阿聯酋等多個國家和國際組織都公佈了各自的火星探測計劃。
在抵達現場之前，《環球時報》記者一直很好奇的問題是：火星重力遠比地球小，如何能在地球上模擬火星重力環境呢？難不成還得跟航天員失重訓練那樣，在大水池裏用浮力來抵消部分重力？在記者搭乘的大巴駛進號稱“亞洲最大”的中國地外天體着陸綜合試驗場後，一組高大的鋼架結構建築讓答案豁然開朗。
中國首次火星探測任務總設計師張榮橋介紹説，火星的自然環境與地球相比有很多的不同，其中重力只有地球的1/3。為了模擬在火星環境下的着陸，中國航天科研人員專門建造了一整套設施。它由三個部分組成：塔架系統、隨動系統和地面的火星表面模擬區域。最顯眼的是6個鋼結構的塔柱，通過上方的環形桁架連接成一個柱形的剛體結構。塔柱高140米，內圈直徑120米，足以滿足模擬火星降落時的空間。
隨動系統是中間的紅色平台，它通過36根鋼纜進行固定，下面垂吊的就是長着4條“腿”的火星探測器。通過精確控制平台的運動速度，它可以承擔探測器的部分重量，進而為探測器模擬出火星的重力環境。
此外，塔架下方的地面上還鋪設有特殊材料，形成各種坑和坡的形狀，從而模擬火星的表面特性，考驗下降過程中探測器搭載的相關光學和電子設備能否發揮作用。▲
“關鍵的7分鐘”
14日進行的試驗是模擬火星探測器在距離火星表面67米的高度上懸停，並自主尋找遍佈坑與碎石的地面安全着陸區，然後避障下降到20米的全過程。
5、4、3、2、1……試驗開始了!《環球時報》記者看到，伴隨着震耳的轟鳴聲，被吊在高空中的火星探測器向下噴出火焰，然後開始緩緩下降。不過下降動作並沒有持續多久，探測器就在空中懸停住，並自行向左調整位置，避開地面的各種障礙物尋找合適的降落地點。待位置找好後，它再度緩緩下降，最終平穩地在20米高度停機。
為何要大費力氣專門修建這樣的模擬測試設施並進行反覆試驗呢？張榮橋介紹説，中國首次火星探測任務計劃於2020年擇機實施，目標是通過一次發射任務，實現火星環繞和着陸巡視，開展火星全球性和綜合性探測，並對火星表面重點地區精細巡視勘查。屆時探測器經過7個月時間的飛行抵達火星後，最後的降落過程只有7分鐘。但這是“計劃中最困難、挑戰最大的環節”。
一名航天專家告訴《環球時報》記者，航天器的自主避障降落過程本身風險就很大，以色列、印度今年發射的月球探測器都是在這個階段失控墜毀。而相比距離地球約38萬公里的月球，火星與地球的距離更加遙遠，最近的距離也有5500萬公里，即便是無線電信號單向傳輸都需要4分鐘時間，這意味着在關鍵的着陸過程，只能依靠探測器自行處理遭遇的一切問題，對探測器應對突發情況的要求非常高，難度比月球探測器更大。然而火星環境異常複雜，在火星探測歷史上，各國探測器“折戟沉沙”的比例超過一半。
據介紹，目前火星探測器的着陸方式主要分三大類：“氣囊彈跳”式主要適合於比較小的探測器，比如美國“火星探路者”“勇氣”號和“機遇”號火星車等，通過在降落前鼓起氣囊，利用氣囊進行緩衝就可以實現安全着陸;“反推着陸腿”式主要是利用反推火箭，提供最後着陸時的緩衝力，適合於較大型火星探測器;“空中吊車”式則是美國“好奇”號火星車等超大探測器採用的着陸方式，通過從探測器上方吊着的反推火箭提供緩衝，把探測器放到火星表面後再脱離。《環球時報》記者注意到，這次測試的中國火星探測器採用的是“反推着陸腿”式，其中關鍵的懸停避障技術在嫦娥三號、嫦娥四號月表着陸的過程中已得到成熟應用。▲
中國航天繼續“國際合作”
儘管此前由於美方故意阻撓，沒有及時發放簽證，導致中方代表團集體缺席了10月21日開幕的2019年度國際宇航聯大會，但中國航天並未改變“國際合作”的宗旨。國家航天局局長張克儉14日表示，中國主張在平等互利、和平利用、包容發展的基礎上，加強航天國際交流與合作，共享航天發展成果。據瞭解，未來中國還將進行火星採樣返回、小行星探測、木星探測等深空探測項目。張克儉表示，中國國家航天局願與各國航天機構、空間科學研究實體及國外空間科學愛好者攜手，在後續重大航天工程任務中加強合作，共同推進航天事業發展。
張克儉透露，國家航天局向美國、俄羅斯、歐洲等多個國家和國際組織的駐華代表發出邀請，現場觀摩這次火星着陸器懸停避障試驗。據《環球時報》記者瞭解，當天有來自法國、意大利、巴西等19個駐華使館的使節，歐盟、非盟駐華使團、亞太空間合作組織的代表出席了這次活動。
據介紹，中國航天發展60年來，積極推動國際合作，已經與45個國家和國際組織簽署了140餘份航天合作協定，與法國聯合研製了中法海洋衞星、天文衞星;與意大利聯合研製了中意電磁衞星;與巴西聯合研製的中巴地球資源系列衞星，被譽為“南南高技術合作”的典範;在嫦娥四號任務中與德國、荷蘭、瑞典、沙特、俄羅斯、阿根廷等國開展了積極的國際合作，並於今年4月發佈了嫦娥六號和小行星探測上的合作機遇公告;近期在地球觀測組織大會上，宣佈將高分一號、高分六號衞星16米分辨率光學數據對全球開放共享。這些舉措為擴大更多的國家，特別是發展中國家共享空間技術成果，推進社會經濟發展帶來了福祉。▲