這個夏天的7月,火星探測之旅異常熱鬧。
阿拉伯聯合大公國希望號火星探測器7月20日從日本發射升空;今天,我國的天問一號發射升空;預計一周之後,美國宇航局(NASA)的毅力號(Perseverance)漫遊車發射。
為何集中選7月?實際上,火星距離地球非常遙遠,每隔約26個月才有一次「火星探測窗口」,因此一旦錯過窗口期,就只能再等兩年。
阿拉伯聯合大公國「希望」號火星探測器
奔火大禮包
天問一號探測器搭乘著長徵五號遙四運載火箭,從海南島東北海岸的中國文昌航天發射場出發奔火。已被送入預定軌道的它會在地火轉移軌道飛行7個月左右,抵達火星附近,然後進入環火軌道,最後著陸,開展探測任務,完成「繞、落、巡」三個規定動作。
天問一號
天問一號以屈原創作的長詩《天問》命名。它包括1個環繞器(軌道飛行器),1個著陸巡視器(著陸器和漫遊車功能的組合體)。
開展火星探測,可以發射環繞器進行火星遙感探測,也可以單獨發射火星車,實現巡視探測。
此前,其他國家採取了將這些組件交錯送上火星的奔火方式——先上環繞器,再來著陸器,最後是漫遊車,而天問一號的這種組團去火星是人類歷史首次。
抵達目的地後,軌道飛行器將對火星以及它的大氣層進行為期一個火星年(687個地球日)的研究。它配備了兩個攝像頭,次表層探測雷達(subsurface radar,用於探索火星磁場的探測器),以及另外幾個專用科學設備。
軌道飛行器還將充當返回地球時的中繼站,與漫遊車進行通信。漫遊車攜帶了相機、探地雷達(ground-penetrating radar)和其他儀器。它的任務將持續大約90個火星日。
著陸巡視器將在火星北半球的烏託邦平原著陸。探測器安全著陸火星這件事,一直以來是火星探測之旅的難點之一。
1971年,蘇聯曾派出小車探訪那裡,不過最後失敗了;NASA的海盜2號(Viking2)曾於1976年成功降落烏託邦,而美國也是迄今為止唯一一個成功登陸過火星的國家。
NASA早期的火星勘測軌道飛行器(MRO)發回的數據顯示,烏託邦平原的水冰層與地球上蘇必利爾湖(世界第4大湖,為美國和加拿大共有)中的冰層相當。天問一號的任務之一便是更好地了解這些冰層的分布——人類未來移民火星用得上它們。
成功乃失敗之子
螢火一號是中國火星探測計劃派出的第一個探測器。
2011年11月,它搭載於「福布斯-土壤」探測器(來自俄羅斯)內部,由「天頂」號運載火箭(同樣來自俄羅斯)在哈薩克斯坦拜科努爾發射場點火發射。但可惜,火箭發射後不久即出現故障,2個探測器最終在大氣層燃燒隕滅。
雖經歷過螢火一號的失敗,但我國的航天事業在過去20年間發展迅速,目前已達世界頂尖水準。此次奔火以前,中國已實現了多次成功的探測器登月。
2019年1月,嫦娥四號探測器軟著陸於月球遠端,這是其他任何國家都還沒有做到過的事情。而它的漫遊車玉兔二號,目前仍在探索月球遠端,並幫助展開有關月球成分的科學研究。
火星一大波驢友
前文提到的阿聯「希望」號飛船也是今夏衝擊火星的新秀。阿拉伯聯合大公國的太空計劃並不算宏偉,但加入奔火行列已足夠表明他們對未來的野心。希望號將在火星上服役很多年,幫助科學家研究那裡的氣象周期。
NASA的「毅力」號漫遊車因技術問題將升空計劃推遲到了7月30日。它將是NASA派遣至火星的第5個漫遊者。與前輩「好奇」號(目前正在探索蓋爾環形山)非常相似的它,帶著各種傢伙,即將去耶澤洛隕石坑展開調研工作。
耶澤洛隕石坑是一個乾涸的湖泊;科學家們認為那裡可能是尋找滅絕的火星微生物生命化石的好地方。
該任務還將嘗試些新東西,例如「匠心」號火星直升機會於「毅力」號著陸後不久被放出來,多次嘗試在稀疏的火星大氣層裡穿越,以證明火星上的空中探索可以同地面探索一樣奏效。
此外,俄羅斯航天局與歐空局(ESA)聯合推出的「羅莎琳德·富蘭克林」號漫遊車原本計劃於今夏啟動,不過受新冠大流行的影響,現已把發射時間推遲到了2022年。
資料來源:
China’s Mars Launch: When to Watch