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中美火星探測,差距在哪里

2021-05-17 10:43 環(huán)球網(wǎng)資訊

導(dǎo)讀:中國天問一號(hào)火星探測器于15日成功在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)著陸,火星上首次留下中國人的印跡。

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中國天問一號(hào)火星探測器于15日成功在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)著陸,火星上首次留下中國人的印跡。美國有線電視新聞網(wǎng)15日稱,中國由此成為全球第二個(gè)能在火星表面展開科研探測的國家。但也有部分西方媒體稱“中國不過是重復(fù)了美國多年前就完成的事而已”。在火星探測領(lǐng)域,中美技術(shù)有何不同?《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者16日就此采訪了多名航天專家。

傳統(tǒng)著陸方式不代表落后

在15日的降落過程中,天問一號(hào)自主完成了難度非常大的“驚魂9分鐘”:它首先借助火星大氣進(jìn)行氣動(dòng)減速,克服超高速摩擦產(chǎn)生的高溫、氣動(dòng)帶來的姿態(tài)偏差等挑戰(zhàn),將每小時(shí)約2萬公里的下降速度減掉90%左右;緊接著,天問一號(hào)打開降落傘,進(jìn)行傘系減速,當(dāng)速度降至每秒100米時(shí)再通過反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速,進(jìn)入動(dòng)力減速階段。距離火星表面100米時(shí),天問一號(hào)進(jìn)入懸停階段,精準(zhǔn)避障、緩速下降后,著陸巡視器在緩沖機(jī)構(gòu)和氣囊的保護(hù)下穩(wěn)穩(wěn)降落在火星表面。

《航空知識(shí)》主編王亞男16日對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者表示,美國在火星探測領(lǐng)域成功次數(shù)非常多,降落模式更是花樣繁多:氣囊彈跳方式、反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速方式和看上去最令人匪夷所思的“天空起重機(jī)”方式。

他表示,中國天問一號(hào)采用反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速方式并不代表落后,而是根據(jù)火星車的實(shí)際需求制定的降落方法。例如采用“天空起重機(jī)”的美國“毅力”號(hào)火星車重量超過1噸,如果用傳統(tǒng)的著陸方式,著陸器需要很強(qiáng)大的支撐結(jié)構(gòu),將導(dǎo)致探測器非常笨重。而天問一號(hào)搭載的祝融號(hào)火星車重量只有240公斤,雖然它的著陸方式看起來傳統(tǒng),卻是經(jīng)過驗(yàn)證的成熟技術(shù)?!拔覀?cè)谔皆氯蝿?wù)時(shí)不止一次地實(shí)踐過,所以在登陸火星時(shí)使用該技術(shù)無疑是最可靠的。中國首次登陸火星,確保任務(wù)的圓滿成功是目的所在?!?/p>

空氣動(dòng)力學(xué)家、航天技術(shù)專家黃志澄16日接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)也表示,具體采用什么降落方式,取決于火星車的重量和使命。例如“天空起重機(jī)”也無法滿足未來火星載人著陸器需求,后者重量可能達(dá)到13噸以上,因此屆時(shí)美國還需要發(fā)展新的技術(shù)。

缺乏一手核心數(shù)據(jù)

王亞男表示,美國在之前多次的火星探測任務(wù)中,積累了豐富的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),這種優(yōu)勢是中國首次火星探測任務(wù)無法相比的。航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部火星巡視器總體主任設(shè)計(jì)師陳百超坦承,“我國首次實(shí)施火星探測任務(wù),沒有火星環(huán)境特別是大氣等參數(shù)的一手?jǐn)?shù)據(jù),相當(dāng)于在一個(gè)完全未知的環(huán)境步步摸索,難度可想而知?!?/p>

缺乏一手核心數(shù)據(jù)也是天問一號(hào)為何在火星軌道上停留3個(gè)月才降落的重要原因之一。目前美國航空航天局(NASA)在火星軌道運(yùn)行有“火星勘測軌道飛行器”“火星大氣與揮發(fā)演化”探測器和“火星奧德賽”號(hào)等多個(gè)探測器,它們不僅提供了火星環(huán)境的大量數(shù)據(jù),而且還可為“毅力”號(hào)火星車提供中繼通信服務(wù),使后者可以安心地直接降落在火星表面。

中國天問一號(hào)就沒這么好的條件,由于美國禁止NASA與中國展開航天合作,天問一號(hào)必須預(yù)先借助自身攜帶的高分辨率相機(jī),選擇好合適的區(qū)域才能降落。此外,在火星軌道上分離的天問一號(hào)環(huán)繞器還將“一機(jī)多用”:它先作為飛行器,將著陸巡視器送至火星著陸軌道,然后作為通信器,建立與地球之間的中繼通信鏈路,未來還要作為探測器對(duì)火星進(jìn)行科學(xué)探測。

探測任務(wù)難度有差別

專家普遍承認(rèn),美國“毅力”號(hào)火星車的探測任務(wù)比中國天問一號(hào)的難度更高。黃志澄表示,“毅力”號(hào)上搭載的儀器主要是用于探索火星上是否存在生命,目標(biāo)是為載人登火星做準(zhǔn)備。而中國主要是關(guān)注火星土壤和環(huán)境,雙方在探測技術(shù)上也有差距。

王亞男表示,“毅力”號(hào)攜帶的火星直升機(jī)首次在地球以外的大氣中飛行,意義非常重大。其次,“毅力”號(hào)還首次以火星大氣中的二氧化碳為原料,直接通過高溫電解的方式生成一氧化碳和氧氣,這意味著人類在技術(shù)上有可能以火星大氣為原料直接制取呼吸所需要的氧氣。他認(rèn)為,“在火星探測領(lǐng)域,中國還是初次到訪者。現(xiàn)在進(jìn)行的包括對(duì)于火星表面的巖石成分、土壤、地質(zhì)和大氣構(gòu)成等基礎(chǔ)研究,是探測火星必須要做的必修課。而美國已經(jīng)是屢次到火星‘串門’的行家,因此在火星上工作內(nèi)容肯定比中國要深入和豐富?!钡麖?qiáng)調(diào),總體而言,中美在火星探測技術(shù)的差距正在縮小。