就在今天7月23日中午12:41,我國長徵5號遙四火箭在海南文昌點火升空,開啟了我國首次火星探測任務天問1號的火星之旅。
這一消息被印度媒體報導之後,印度網友笑了:我們印度7年前就發射了火星探測器了,並且能夠成功進入火星的預定軌道。
甚至印度最大的媒體《印度時報》給出警示說,中國野心勃勃想要快速超越印度的航天成就。
只是印度媒體不願意說的是,中國這次發射的包括一個軌道飛行器和一個火星探測器,探測器是要在2021年第一季度降落在火星表面的,而印度只不過是在7年前發射了一顆火星軌道衛星。
值得注意的是,7月下旬是我國發射火星探測器的最佳時期,因為每隔18到24個月,地球與火星會呈現直線排列,使得火箭從地球直達火星的時間,會從9個月縮短為7個月。
一旦錯過,就要再等2年時間。
截至目前,人類已對火星實施了44次探測任務,只成功了24次,蘇聯是第一個探測器登陸火星的國家,美國是第二個,此次中國若能成功,將成為第三個。
首先來說,地球距離火星長達1.93億公裡,因此這對重型火箭的製造和研發要求極其高,想想看一個火箭能夠支撐探測器達到火星,火箭的燃料還有他的可靠性要求極高,跟平常的火箭發射低軌衛星完全不是一碼事了
其次,探測器若是要順利抵達火星,附近需要獲得擺脫地球引力的能量,使用精心設計的地火轉移軌道,因此要實現探測器被火星引力場捕獲這個技術難題、否則探測器將會與火星擦肩而過。
其三,火星探測任務捕獲時,探測器距離火星最近的時候為400公裡,稍有偏差,要不就會撞擊火星造成探測器毀滅,要麼飛離火星成為太空垃圾。
再者,探測器距離地球1.93億公裡,單向通信時延達到17分鐘,控制臺在地球地面無法做到實時監控,只有賦予探測器自主執行捕獲的能力,因此科學家必須讓探測器實時感知並進行精確的姿態控制,全面實現智能化。
從地球到火星,還需要克服輻照和輻射環境、地火星際空間溫度和微流星環境等未知風險之外,部分關鍵技術難題,過去始終是中國的軟肋。
首先,相比於2011年中國發射「螢火一號」,需要跟俄羅斯合作,用俄羅斯的火箭,結果以失敗而告終,螢火一號成為太空垃圾。
此次發射探測器的是我國自主開發的重型火箭:長徵五號遙四重型運載火箭。該火箭重量達到了878噸,直徑為5米,發動機是我國航天研究所特製的YF-77發動機和YF-100發動機,增加導向葉片和使用鎳超合金代替不鏽鋼,燃料是由液態氫與液態氧結合,保證了長途運載能力,用於專門執行太空任務的運輸服務。
第二,發射基地是在海南文昌,而不再是過去西昌或者酒泉發射中心,2013年印度發射火星探測器的時候,中國的海南文昌發射基地還沒有竣工。印度能夠成功發射火星探測器,跟印度發射基地的緯度是分不開的。在低緯度下發射遠程火箭,就會大大的節約能源和距離。
第三,印度發射成功火星探測器,與美國NASA提供DSN服務是分不開的,DSN服務需要全世界多個地面測控站進行配合,在這方面,美國具有明顯的優勢。
中國要想成功發射天問一號,必須要解決這個問題。
因此這些年中國一直努力營造,最終在嫦娥二號距離地球8000萬公裡也實現了通訊,2015年我國又實現了與47億千米外的「新地平線號」探測器通訊。同時,隨著70米口徑深空天線之前已經在天津落成,以及我國與歐洲空間局建立戰略合作關係,我國深空探測通信的問題迎刃而解。
第四,中國對火星著落和生活環境進行了大量模擬測試。2019年11月,中國在河北省懷來縣基地成功對火星任務進行模擬測試。這個試驗複製了火星引力,並測試火星表面的懸停和著陸。
2019年中國在位於青藏高原柴達木盆地乾旱沙漠地區開設了首個53330平方米的火星模擬基地,營造費用高達2230萬美元。
第五,此次我國火星流動站相比之前的月球探測器,科技等級實現了飛躍的進步。流動站有六個輪子和四個太陽能電池板,並裝有六個科學儀器。重量超過240公斤,是玉兔月球漫遊車的二倍,配備多光譜相機,探地雷達和雷射誘導擊穿光譜儀以及用於檢測氣候和磁環境的有效載荷,可以工作三個地球月。
第六,藉助我國在人工智慧、雲計算和算法方面的世界領先地位,在確保制動火星捕獲成功方面,中國科技大展拳腳。上海航天開發了如星務處理器雙大腦,姿軌控計算機三核心,「時間-加速度」雙關機策略,3000牛發動機和8臺120牛推力器兩重保險等研發成果,確保制動捕獲。
2011年,中國的螢火一號火星探測器因技術故障發射失敗,第二年印度總理辛格在印度獨立紀念日宣布,印度將向火星發射探測器。
2013年11月5日印度以 PSLV-XL C25 型火箭發射發射MOM之後,印度全民沸騰。
印度在中國之前發射火星探測器,印度人的民族自豪油然而生。
整個火星軌道探測器的營造成本,只有7400萬美元。比印度寶萊塢拍攝的大片成本都要來得低。而且當時,印度高水平的航天工程師,每個月的工資僅為1000美元。當時就是人民幣6000多塊錢。只是歐美工程師的一個零頭,中國工程師的一半薪水。
更重要的是從宣布到執行。印度的火星任務只耗時兩年零一個月。而上一次美國發射火星軌道探測器所花費的時間是6年。。
而且意義對印度重大,因為印度成為世界上繼美國,歐洲和俄羅斯之後,第4個成功探測火星的國家。
因此從2013年之後。印度成為全世界著名的火箭發射「訂單狂魔」,印度接連發射了來自32個不同國家的269顆外國衛星,在「新空間」市場上勢不可擋,印度以其低廉的發射價格以及較高的成功率一舉超過中國,成為國際商業發射市場的新星。
在印度的普通民眾看來,印度已經是亞洲頭號的航空航天強國,這是中國航天所無法比擬的。
對於中國」天問一號」此次發射,印度時報還不忘諷刺說,中國通往火星的道路並非一帆風順:長徵5號長火箭因外形龐大而被暱稱為「胖5」,但今年年初未能發射。
印度時報還提及說,中國這次成功,是強迫疫情期間科學家們在家工作實現的,探測器從北京運到上海,是三名團隊成員開車12小時交付。
印度為了論證中國正在追趕印度,提及美國傳統基金會觀點,中國正在與日本和印度進行「慢速競爭」,爭取讓自己成為亞洲太空強國。