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解读 | 为何“探火”任务非“胖五”莫属?

2020-07-23 13:44 北京日报客户端 TF017

人类探测火星的方式与探测月球的方式基本相似,包括环绕探测、着陆探测、巡视探测、采样返回探测和载人登陆探测等五种。其中采用环绕探测方式可以对火星进行整体普查甚至是全球勘测;采用着陆探测和巡视探测方式可以对火星进行区域性详查;采用采样返回探测和载人登陆探测方式可以对火星进行区域性精查。但它们按前后顺序来说技术难度是越来越大,所以一般都采用循序渐进的方针,先进行环绕探测,然后进行着陆探测、巡视探测、采样返回探测,最终进行载人登陆探测等。

目前,人类在探月的历程中,这些探测方式都采用过,但每次发射基本上只采用其中的一两种探测方式。与月球探测相比,由于火星距地球的距离比月球距地球的距离遥远得多,探测火星的难度也比探测月球的难度大得多,因此,至今人类对火星的探测只采用过环绕探测、着陆探测、巡视探测方式,未来的目标是对火星进行采样返回探测和载人登陆探测,但难度、投资和风险都将很大。

一次发射完成多种探测的好处是可以“少花钱,多办事”,但技术复杂,风险很大,所以一般很少采用。目前,只有美国的海盗1号和海盗2号火星探测器成功实现了通过一次发射完成环绕探测和着陆探测。欧洲曾两次进行类似的火星探测活动,但都只完成了环绕探测,而着陆探测均告失败。

我国即将首次发射火星探测器,计划史无前例地通过一次发射完成火星环绕、着陆和巡视三项任务,起点很高,同时也具有很大的挑战性。我国“天问一号”任务火星探测器由环绕器(也叫轨道器)、着陆器和巡视器(又叫火星车)组成,重量达到5吨左右。“天问一号”探火首先需要由运载火箭送入地火转移轨道,只能由我国现役最大的火箭长征五号担纲发射。

发射深空探测器,需要运载火箭提供足够的发射能量,使探测器获得足够大的初始速度。在分离速度确定的条件下,重量越大的探测器,所需要的发射能量也越大。在长征五号火箭出现之前,当时运载能力最强的长征三号乙火箭,大约可以将两吨左右的探测器送入地火转移轨道,而长征五号运载火箭的地火转移轨道发射能力,超过了5吨。因此,发射“天问一号”任务的大号探测器,只有“胖五”能够胜任。

长征五号运载火箭2006年国家正式批准立项研制,2016年11月3日在文昌航天发射场首飞成功,可谓十年磨一“箭”。长征五号运载火箭外形巨大,总长约57米,箭体直径达到5米,而此前我国现役火箭箭体直径最大的只有3.35米,由于其显著粗壮的外形,被网友亲切成为“胖五”。长征五号不仅是我国最高、体积最大的火箭,也是运载能力最强的火箭。长征五号火箭起飞质量约870吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨运载能力,比长征三号乙火箭运载能力提升了2.5倍。长征五号首飞成功,大幅提升了我国自主进入空间的能力,把中国火箭送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。中国未来的载人航天工程空间站建设、探月工程三期以及火星探测任务,都将使用长征五号运载火箭。

 

来源:北京日报客户端 | 记者 张航 通讯员 钱航 郭文彬 黄文强

流程编辑:TF017

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