中国天问一号再引关注 传回火星巡视区高分辨率影像
过去的2021年是中国的航天大年,天问落火、空间站工程开启11连发等太空壮举彰显了中国科技实力的提升。“天问一号”任务突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术,实现了中国首次地外行星着陆、巡视探测等。至2022年3月24日,“祝融号”火星车已在火星表面工作306个火星日,累计行驶1,784米,“天问一号”环绕器在轨运行609天,距离地球2.77亿千米,当前两器运行正常。
中国官方报道显示,日前“天问一号”环绕器近火点再次经过火星车巡视区域上空,拍摄了“祝融号”巡视区0.5米分辨率影像图,图中“祝融号”火星车行驶路线清晰可辨。
火星探测风险高、难度大,探测任务面临行星际空间环境、火星稀薄大气、火面地形地貌等挑战,同时受远距离、长时延的影响,着陆阶段存在环境不确定、着陆程序复杂、地面无法干预等难点。全球约三分之二的探测器,尤其是早期发射的探测器,几乎都未能成功完成使命,火星亦因此有了“航天器坟场”之称。
中国的首次探火计划目标远大,一次性即设定要完成环绕、着陆、巡视三大目标:对整个火星进行全球性综合探测;降落在火星;将火星车开出来,对火星表面重点地区精细巡视勘查。
2020年7月23日,中国开启了首次自主火星探测任务,“天问一号”探测器重约5吨,由环绕器和着陆巡视器组成,其中着陆巡视器又包括祝融号火星车及进入舱。
2021年2月10日19时52分,“天问一号”成功实施制动捕获,随后进入环绕火星轨道,成为中国第一颗人造火星卫星。3个月之后,“天问一号”着陆巡视器于5月15日7时18分成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,中国首次火星探测任务着陆火星成功。
伴随“天问一号”着陆巡视器着陆火星,环绕器和祝融号火星车一个“天上”、一个“地上”,分工合作对火星展开了大探索。
据中国航天科技集团八院天问一号火星环绕器副总指挥褚英志介绍,火星上空工作的环绕器主要是给“整球”拍照,其特点是大尺度、大范围,比如“看”火星上有几条山脉、几个大峡谷等。而开在火星表面的祝融号火星车移动范围相对较小,“走”得不快,但可以进行局部区域的重点观测,能“拍”到更详细、更清晰的科学发现。
“天问一号”环绕器持续开展火星全球遥感探测,并重点关注陨石坑、火山、峡谷、干涸河床等典型地貌和地质单元,获取其高分辨率影像。2022年3月7日,在对“杰泽罗”撞击坑成像时拍摄到美国“毅力号”火星车,当前位于其着陆点东南方向约200米处。
研究表明,火星沙尘暴会直接影响火星车的能源获取,中国的工程团队持续通过“天问一号”环绕器中分辨率相机获取的影像监测火星沙尘天气,发现从2022年1月下旬开始,火星北纬60°以北区域开始出现明显的风沙活动现象。
从“祝融号”火星车此次从火星表面传回的自拍照来看,较之其刚着陆时拍的照片,新的自拍照显示火星车表面已积累了一层薄沙尘。同时,通过火星车的遥测信息判断,太阳翼的发电效率受到一定影响,但能源仍然充足。
早前的公开报道显示,为应对沙尘覆盖,中国的科技工作者对火星车太阳翼进行了特殊设计,可采取多种措施应对沙尘引起的发电效率下降问题。基于当前能源状态足以支持火星车继续行驶并开展探测,特殊设计功能目前尚无需使用。
2分钟动画模拟中国首次火星探测任务天问一号着陆全程
在褚英志看来,探测月球可以比喻成人类走出屋子进到自己的院子里,探测火星则仅仅是拜访一下邻居,而深空探测正如人类早期的海洋开拓。
科技进步日益取代了农业体力劳动成为全球经济增长的最大驱动力,人类移居外星球是科幻作品最为流行的桥段之一,目前人类已进行了230多次太阳系探测,据已掌握的信息来看,整个太阳系的8大行星、5颗矮行星、165颗卫星当中,若人类想冲出地球,基本只能先从火星和金星两个邻居开始,因为只有这两个星球与地球同处太阳系内的宜居带内,同属于岩质行星,拥有孕育生命的可能性。
通过航天探索发现,太阳系内的金星生存环境对人类而言可谓恶劣,其气压是地球的92倍,空气中几乎全是二氧化碳,且布满了稀硫酸云,地表温度常年保持在460摄氏度,比较而言,火星的生存条件则相对“优越”不少,几乎是人类航天探索下一站唯一的选择。亦因于此,火星对于人类,有着特殊的吸引力。
探测火星还有助于人类更深层次认识地球和太阳系的形成和演化,预测地球的未来变化趋势,促进对地球生命乃至太阳系起源和演化的研究,有助于人类了解自身在宇宙中的地位和最终命运。
中国方面已明确表示,计划在2028年之前向火星发射第二个登陆器,并最终从火星带回样本,而这实际上也是美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)已在进行的一项复杂工作,他们希望“毅力号”收集的土壤和岩石能在2031年被带回地球。
显然,探火之争已不仅仅是一场潜在的竞赛。