「天問一號」7個月後到達火星附近

2020-07-24 新京報
「天問一號」7個月後到達火星附近

7月23日，在中國文昌航天發射場，長徵五號火箭搭載天問一號火星探測器升空。人們在海灘觀看火箭發射。圖/人民視覺

「天問一號」7個月後到達火星附近

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中國首次火星探測任務探測器昨日成功發射，長徵五號火箭首次執行應用性發射任務

昨日，我國發射首次火星探測任務天問一號探測器。探測器將進入環火軌道，並擇機開展著陸、巡視等任務。此次發射也是長徵五號系列火箭首次執行應用性發射任務。按計劃，長徵五號遙五火箭今年也將搭載嫦娥五號探測器實施探月任務，明年長徵五號B遙二火箭將發射空間站核心艙。長徵五號成為新一代運載火箭中首個進入高密度發射的型號，也預示著我國新一代火箭正逐步走向舞臺中央。

新京報訊 7月23日12時41分，我國在海南島東北海岸中國文昌航天發射場，用長徵五號遙四運載火箭成功發射首次火星探測任務天問一號探測器，火箭飛行約2167秒後，成功將探測器送入預定軌道，開啟火星探測之旅。天問一號探測器將在地火轉移軌道飛行約7個月後，到達火星附近，通過「剎車」完成火星捕獲，進入環火軌道，並擇機開展著陸、巡視等任務，進行火星科學探測。

實現我國深空探測領域技術跨越

首次火星探測任務的工程目標，一是突破火星制動捕獲、進入/下降/著陸、長期自主管理、遠距離測控通信、火星表面巡視等關鍵技術，實現火星環繞探測和巡視探測，獲取火星探測科學數據，實現我國在深空探測領域的技術跨越；二是建立獨立自主的深空探測工程體系，包括設計、製造、試驗、飛行任務實施、科學研究、工程管理以及人才隊伍，推動我國深空探測活動可持續發展。

首次火星探測任務的科學目標，主要是實現對火星形貌與地質構造特徵、火星表面土壤特徵與水冰分布、火星表面物質組成、火星大氣電離層及表面氣候與環境特徵、火星物理場與內部結構等研究。

長徵五號火箭正式開始服役

從去年年底到今年5月，長徵五號遙三火箭和長徵五號B遙一火箭連續發射成功，標誌著長徵五號火箭關鍵技術瓶頸已經完全攻克，火箭各系統的正確性、協調性得到了充分驗證，火箭可靠性水平進一步提升。此次執行應用性發射任務，意味著長徵五號火箭正式開始服役。

此次任務開創了我國深空探測器重量的新紀錄。天問一號重量接近5噸，由環繞器、著陸器和巡視器組成，是目前我國發射的重量最重的深空探測器。在世界範圍看，達到這一重量的火星探測器也屈指可數。

我國火星探測為開放性科學探索平臺

首次火星探測任務於2016年1月經黨中央、國務院批准立項，由國家航天局組織實施，具體由工程總體和探測器、運載火箭、發射場、測控、地面應用等五大系統組成。國家航天局探月與航天工程中心為工程總體單位，中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院抓總研製運載火箭系統，中國空間技術研究院和上海航天技術研究院抓總研製探測器系統。中國衛星發射測控系統部負責組織實施發射、測控。中國科學院國家天文臺抓總研製地面應用系統，負責科學數據接收、處理、存儲管理等工作。

我國火星探測作為開放性的科學探索平臺，包括港澳地區高校在內的全國多地研究機構積極參與了研製過程，我國也與歐空局、法國、奧地利、阿根廷等國家和組織開展了多項合作。

今年迎來多國齊聚火星發射窗口

火星是離太陽第四近的行星，與地球鄰近且環境最為相似，是人類走出地月系統開展深空探測的首選目標。國際火星探測已取得了豐富成果，發現了曾經有水、甚至現在還存在水的若干證據，極大激發了人們在火星尋找生命的熱情，也成為當前國際深空探測的熱點。受天體運行規律約束，火星探測窗口每26個月一次，並且窗口時間較短。1996年以來，幾乎每個發射窗口都有火星探測器發射，今年更是迎來了多國齊聚火星發射窗口，共同奔赴火星，開啟深空探測的新高潮。

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為何只有「胖五」能送「天問」？

長徵五號能提供足夠大的初始速度

長徵五號火箭由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院抓總研製，是我國最高、體積最大、運載能力最強的火箭。長徵五號火箭起飛質量約870噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸運載能力，把中國火箭送入包括美國和俄羅斯在內的世界主流火箭陣營。

這是長徵五號系列運載火箭的第五次發射任務，也是首次執行應用性發射任務。中國未來的載人航天工程空間站建設、探月工程三期以及火星探測任務，都將使用長徵五號運載火箭。

飛出我國運載火箭最快速度

此次發射，長徵五號遙四火箭加速到超過11.2千米/秒的速度，之後完成分離，直接將探測器送入地火轉移軌道，開啟奔向火星的旅程。火箭末級則相當於太陽系的人造行星，將繞太陽運轉。

當太空飛行器的速度達到每秒11.2千米的第二宇宙速度時，就可以完全擺脫地球引力，去往太陽系內的其他行星或者小行星，因此，第二宇宙速度也被稱為「逃逸速度」。這也是長徵五號火箭第一次達到並超過第二宇宙速度，飛出了我國運載火箭的最快速度。

發射深空探測器，需要火箭提供足夠的發射能量，獲得足夠大的初始速度。在長徵五號火箭之前，當時運載能力最強的長徵三號乙火箭，大約可以將2噸左右的探測器送入地火轉移軌道，而長徵五號的地火轉移軌道發射能力，超過了5噸。因此，發射天問一號這樣重近5噸的大號探測器，只有「胖五」能夠勝任。

唯一可勝任三類任務的火箭

至此，長徵五號系列運載火箭已完成了高軌大衛星、載人飛船試驗船及深空探測器三類太空飛行器的發射，成為長徵火箭家族中唯一可以勝任三種任務類型的火箭。

據長徵五號火箭總設計師李東介紹，我國未來高軌衛星重量可以達到8噸左右，只能通過長徵五號火箭發射。同時，在搭配合適的上面級後，長徵五號火箭也可以用一箭雙星的形式同時發射兩顆5.5噸重量的高軌衛星。

我國空間站核心艙和實驗艙「專屬列車」

長徵五號將我國深空探測對象從月球拓展到了太陽系內行星。此前，長徵三號甲系列火箭承擔了月球探測器發射任務，相繼發射了「嫦娥一號」到「嫦娥四號」。但在更遠的深空探測和更重的探測器發射任務中，長徵五號優勢更為突出。長徵五號可以把5噸的載荷送入地火轉移軌道，足夠攜帶著陸器和巡視器。

按計劃，長徵五號遙五火箭今年還將運送嫦娥五號完成我國首次月球採樣返回任務。明年，長徵五號B火箭將成為我國空間站核心艙和實驗艙的「專屬列車」。長徵五號B運載火箭與長徵五號火箭同屬長五系列，專為載人航天工程空間站建設研製，將在未來兩三年內，完成我國空間站艙段的發射。

新京報記者 倪偉 通訊員 姜哲 錢航

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