中国发射机器人任务在火星上轨道、着陆和驾驶

2020-07-24 01:15:19

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周四,一枚重型长征五号火箭在海南岛的一个海滨航天港发射后,推动了中国首次向这颗红色星球登陆火星的任务,这是预计本月将离开地球的三个国际火星探测器中的第二个。

上午12点41分,中国天文一号飞船从中国南部海南省文昌航天发射中心发射升空,开启了为期近七个月的旅程。美国东部夏令时(格林尼治时间0441GMT;下午12:41。北京时间)在长征五号火箭上,这是中国库存中最重的发射器。

发射场附近业余观众直播的视频显示,长征五号火箭正在爬离文昌航天港。10个以煤油和液氢为燃料的火箭发动机将187英尺(57米)高的长征5号送入阳光明媚的正午天空,在非官方的在线视频中,火箭很快从人们的视线中消失了。

中国官方媒体没有提前直播这次任务,也没有提前公布确切的发射时间,但空域和海事告示警告飞行员和水手避开下落区,暗示长征五号计划于周四发射升空。

一旦1.1万磅(5吨)的天文一号航天器被长征五号第二级送入火星轨道,中国当局就解除了对发射的新闻封锁。中国国家航天局证实,长征五号火箭在发射约36分钟后,将天文一号送入了通往火星的正确轨道。

中国航天科技集团公司,中国航天计划的国有主承包商,在一份声明中宣布发射成功。

天文一号计划在经过七个月的航行后,于明年2月抵达火星。如果成功,这将是中国第一个进入另一颗行星轨道的探测器。

两三个月后,天文一号轨道器将释放一个着陆器进入火星大气层,目标是在火星北半球的广阔平原乌托邦普兰蒂亚(Utopia Planitia)进行受控着陆。一旦到达地面,着陆器将放下一个坡道,一辆529磅(240公斤)的月球车将驶入地面。

如果中国按计划实现这些壮举,他们将使中国成为继苏联和美国之后第三个在火星上软着陆的国家,也是第二个在这个红色星球上驾驶机器人漫游车的国家。

周四由长征五号火箭进行的看似无懈可击的发射,使中国最强大的发射器在五次飞行后创造了80%的成功率记录。长征五号在2017年的第二次试飞中失败,但现在已经连续三次成功。

天文一号是继一系列日益复杂的机器人登月探险之后,中国在太阳系探索方面的下一次飞跃。

最近,中国已经在月球上着陆了两辆月球车,其中包括第一辆探索月球远侧表面的月球车。中国下一次月球任务名为嫦娥五号,计划于今年晚些时候乘坐长征五号火箭发射,执行从月球返回样本的任务。

这将是俄罗斯第二次尝试使用机器人探测器到达火星,此前俄罗斯失败的福布斯-格朗特(Phobos-Grunt)任务将英火一号轨道器作为搭载有效载荷发射后搁浅在地球轨道上。

中国火星探测计划首席科学家万卫星在本月发表在科学期刊《自然·天文学》(Nature Astronomy)上的一篇论文中写道:“得益于中国探月计划的工程遗产,中国的国家战略将火星定为行星探测的下一个目标。”中国的第一次火星任务被命名为天文一号,目标是在一次任务中完成绕轨、着陆和漫游。

中国官员在4月份宣布了国家行星任务的天文名称。根据中国国家航天局(CNSA)的说法,天文这个名字来自中国古代诗人屈原的作品,意思是“追求天堂的真理”。

中国国家航空航天局在一份声明中说:“该国的第一个火星探测器将对火星土壤、地质结构、环境、大气和水进行科学调查。”

在2月份到达火星后,天文一号航天器将初步进入围绕这颗红色星球的长周期捕获轨道。轨道飞行器最终将在火星两极上空165英里(265公里)到近7500英里(12000公里)的范围内围绕火星飞行一圈。

最快在明年4月,着陆器和月球车模块将从轨道器上分离出来,开始通过火星大气层下降。来自轨道的雷达探测表明,在天文一号着陆器瞄准的乌托邦普兰蒂亚地区,存在一个冰库,其水量与五大湖中最大的苏必利尔湖(Lake Superior)相当。

天文一号轨道器的设计运行时间至少为火星一年,即在地球上运行约两年。中国官员说,这辆太阳能漫游车配备了六个轮子用于移动,预期寿命至少为90天。

中国科学家表示,天文一号任务将对火星进行全球调查,测量土壤和岩石成分,寻找埋藏水冰的迹象,并研究火星磁层和大气。轨道器和月球车还将观察火星的天气,并探测火星的内部结构。

天文1号月球车被包裹在隔热罩内,以便火热地降落到火星表面。从轨道母舰释放后,着陆器将进入红色星球的大气层,展开降落伞,然后发射刹车火箭减速着陆。

已故中国火星计划首席科学家万在“自然·天文学”(Nature Astronomy)上写道:“天文一号将在第一次尝试中就将月球车送入轨道、着陆和释放,并与轨道器协调观测。”“从来没有以这种方式执行过行星任务。如果成功,将标志着一项重大的技术突破。

从科学上讲,天文一号是调查火星地貌、地质、矿物学、空间环境和水土冰川分布的最全面的任务。

火星车的探地雷达将是首批到达火星表面的科学仪器之一。NASA的“毅力月球车”携带着一台类似的仪器,可以扫描火星地壳的亚表层,寻找水冰沉积物。

天文一号是一个由中国牵头的项目,但来自几个国家的科学家和支持团队已经同意为这项任务提供援助。

来自法国天体物理与计划学研究所(IRAP)的科学家为天文1号月球车上的激光诱导击穿光谱仪器做出了贡献。

在法国国家空间研究中心(CNES)的支持下,法国科学家向中国同行提供了光谱技术方面的指导,这种技术使用激光击打针头大小的岩石部分,并使用光谱仪分析激光与岩石表面相互作用产生的等离子体发出的光。

IRAP的行星科学家艾格尼斯·科桑(Agnes Cousin)表示,法国和中国科学家之间的讨论旨在“最大限度地提高天文一号月球车产生的数据质量”。她与中国研究人员合作开发了天文一号月球车的仪器。

来自同一研究所的法国科学家帮助开发了NASA好奇号月球车上的ChemCam仪器和将于7月30日发射的NASA Persistance火星漫游车上的SuperCam有效载荷。ChemCam和SuperCam使用与天文1号月球车相同的激光诱导击穿光谱技术。

来自法国的研究人员提供了一个北纬校准目标,用于在天文1号月球车上飞行。它类似于NASA好奇号月球车上的一个装置,用来校准ChemCam的测量结果,方法是将仪器对准一个具有已知成分的目标-比如岩石诺利石。

NASA毅力月球车上的SuperCam仪器将把一种不同类型的岩石作为校准目标,但堂兄表示,她在法国实验室的科学家们仍然能够交叉校准好奇号、毅力号和天文1号月球车的测量结果。

奥地利科学院空间研究所的科学家协助开发了天文一号轨道器上的磁强计,并帮助校准了飞行仪器。

阿根廷拥有一台中国拥有的深空跟踪天线,发射后将用于与天文一号通信。欧洲航天局已经同意在自己的全球深空跟踪站网络上为天文一号提供通信时间,并帮助探测器在火星之旅中导航。

周四,天文一号火星任务的发射距离阿联酋开发的希望火星探测器发射不到四天,距离美国国家航空航天局(NASA)的毅力火星漫游车计划发射还有一周的时间。

行星不断变化的位置只允许任务每隔26个月左右从地球直接前往火星一次。火星发射窗口于今年7月中旬开启,并延长至8月中旬。

虽然NASA和美国科学家正在协助阿联酋的希望火星轨道器,但NASA在中国的天文一号任务中没有这样的角色。美国国家航空航天局(NASA)的深空网络为众多美国和国际太空探测器提供跟踪和通信覆盖,但尚未被征召来支持天文一号的火星之旅。

取而代之的是,中国正在使用自己的跟踪天线和欧空局的全球地面站网络相结合。

布里登斯汀在推特上写道:“通过今天的发射,中国正在加入火星国际科学探险家的行列。”“美国、欧洲、俄罗斯、印度以及很快的阿联酋都将欢迎你们来到火星,开启令人兴奋的科学发现之年。平安出行天文一号!“。

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