阿聯酋“希望”號拉開多國“探火”大幕

阿聯酋首個火星探測器“希望”號20日由日本H2A運載火箭從日本鹿兒島發射升空。“希望”號火星探測器的發射拉開了中國、美國、阿聯酋火星探測年度大戲的帷幕。按計劃，今年7月下旬至8月上旬，中國“天問一號”、美國“火星-2020”將陸續發射，從而在全球掀起空前的火星探測新高潮。

三國火星探測看點很多

7月20日，發射入軌的阿聯酋“希望”號火星探測器既是阿聯酋的首個火星探測器，也是阿拉伯世界首個深空探測器。它重約1.5噸，設計壽命兩年，將在距火星表面2萬至4萬公里的軌道上環繞火星運行，約每55小時繞火星一圈。

全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩對《環球時報》記者介紹，“希望”號的最大亮點是，它是世界第一顆火星的氣象衞星，用於全面探測火星大氣，研究火星氣候變化、低空天氣變化、沙塵暴預報等。

按計劃，我國將於7月下旬到8月上旬擇機用長征五號運載火箭發射我國首個火星探測器“天問一號”。龐之浩表示，“天問一號”的最大亮點是將通過一次發射實現火星環繞、着陸和巡視三項任務。這在人類火星探測史上是前所未有的。採用這種“一舉三得”的探火方式，起點高、效益高，但挑戰大。如果成功，將使我國深空探測能力和水平實現跨越式發展，成為世界第三個在火星着陸的國家，第二個在火星巡視的國家。

美國將用“宇宙神-5”火箭發射“火星-2020”火星探測器。它攜帶的“毅力”號火星車最大亮點是收集火星內部岩石30塊和土壤的樣本，然後放置在火星表面上，未來將發射探測器把樣本帶回地球；用攜帶了火星氧元素原位資源利用實驗儀，將佔火星大氣96%的二氧化碳轉化為氧氣，這對於探索火星的航天員至關重要；攜帶了世界第一架小型無人駕駛直升機“機智”號，前往漫遊車難以到達的地區或生物敏感地區進行區域勘探。

為何發射窗口這麼密集

據介紹，阿聯酋、中國、美國之所以都在今年7月下旬至8月上旬發射火星探測器，是因為地球和火星都繞着太陽運行，地球在裏圈運行，運行一圈要365天；火星在外圈運行，運行一圈要687天。所以，地球離火星之間的距離是不斷變化的，最近時有5500萬公里，最遠時在4億公里以上。

為了節省發射成本，一般在發射火星探測器時都選擇地球與火星距離較近的時機，而這樣的機會每隔26個月才有一次，今年7月下旬至8月上旬恰好是這樣一個時間窗口，所以阿聯酋、中國、美國都選擇在今年這個時間窗口發射。不過，這個發射時段並不是火星離地球最近的時候。這與田徑場賽跑類似，跑外圈的運動員要在前面起跑，跑裏圈的運動員要在後面起跑。有一種最省能量的軌道叫霍曼轉移軌道，採用這種軌道可以很好地利用地球和火星的公轉運動，它要求火星探測器從地球發射時，火星位於地球前方約44°。所以，發射火星探測器一般是在地球與火星最近時刻，即火星、地球和太陽依次排成一條直線前2-3個月。

探火要闖哪幾道關

人類探測火星起步於20世紀60年代，到今年6月底，共實施44次探火活動。其中完全成功的只有19次，即使算上部分成功的，也僅有23次，成功率約53%。所以，火星被稱為探測器墳場。

龐之浩表示，由於火星距地球太遠，從探測器上發出電波，經過幾億公里傳到地球后十分微弱，再加上宇宙噪聲，所以很容易把傳輸信號淹沒掉，為此對火星探測器測控通信系統提出很高要求。另外，還是由於遙遠，火星探測器收發的信號傳輸延時很長，這就要求探測器有較高的自主性。

龐之浩表示，進入火星軌道也很難，探測器要自主選擇適當的“剎車”距離、“剎車”輕重。否則要麼到達不了火星軌道，要麼撞到火星上，要麼就會飛越火星。探測器在火星表面着陸就更難了，要經歷“恐怖的7分鐘”。先是氣動減速段，然後是傘降減速段，接着是動力減速段，最後是着陸緩衝段。這幾個階段都必須嚴格按程序執行，否則“滿盤皆輸”。