以天問一號為契機,這些行業或將走向火星

2020-09-03 科創中國

7月23日,長五遙四火箭將「天問一號」探測器送入前往火星的軌道,預計在7個月後抵達火星,開啟了我國第一次火星探測之旅。

天問一號進入環火星軌道的過程中,將由歐洲空間局的火星快車提供中繼通信,在著陸器與軌道器分離並成功降落火星之後,軌道器將承擔中繼通信的角色,幫助火星表面的巡視器與地球建立聯繫,並且承擔對火星表面的觀測任務。

著陸器安全降落火星表面後,釋放巡視器,也就是我們通常所說的火星車,開始對火星表面進行勘察。

天問一號軌道器的主要任務

著陸器的主要任務是將火星車安全送到火星表面,天問一號對火星的探測主要集中在軌道器和巡視器上。

天問一號由軌道器和巡視器組成,圖片來源:國家航天局

軌道器搭載了7臺儀器,分別為中解析度相機、高解析度相機、火星磁強計、礦物光譜儀、對地勘測雷達、火星離子與中性離子分析儀、高能粒子分析儀。

巡視器的長度為2米,理論上軌道器可以識別出巡視器,這也是軌道器今後任務展開後的亮點之一。

高解析度相機是軌道器上搭載的一個黑科技載荷,主要任務是對火星冰川、沙丘、河谷等有價值的區域進行高精度成像,建立火星全球的地形地貌資料庫,以便後續開展火星表面環境的演化研究。

長春光機所研發的高解析度相機搭載在天問一號上,圖片來源:長春光機所

軌道器搭載的儀器主要對火星磁場、火星全球礦物分布、地下結構、空間粒子環境這幾個方面進行探測,初步掌握火星的基本情況,比如礦物光譜儀可繪製出火星地下礦物元素的分布位置,為今後建立火星基地提供依據;高能粒子分析儀可以掌握火星軌道的高能粒子分布情況,是否會對人體、太空飛行器構成危害。

天問一號巡視器的主要任務

巡視器上搭載了6臺儀器,分別為次表層探測雷達、火星表面磁場探測器、火星氣象測量儀、表面化合物探測器、多光譜相機、導航和地形相機。

次表層探測雷達可對火星表面下方10米~100米深度的地下結構進行探測,任務角色有點像美國宇航局的洞察號火星車,可掌握火星可能存在的地下熔巖洞穴的基本情況。

次表層探測雷達有低頻和高頻兩個通道,低頻用於探測次表層結構,高頻用於冰層結構的高解析度全極化探測,可獲取火星表面下方巖層的厚度、結構,形成超寬帶全極化回波數據,是火星探測工程科學探測任務框架下的重要載荷。

天問一號巡視器從著陸器上行駛下來的情景,圖片來源:國家航天局

巡視器還將對火星表面磁場、大氣氣象進行觀測,掌握火星上沙塵暴肆掠的破壞力和規律。表面化合物探測器可以初步的分析鑑定物質成分,以了解火星表面有哪些化合物,這也是本次任務中一個潛在的亮點。

天問一號的優勢和弊端

軌道器和巡視器首次抵達火星,以初步掌握火星軌道、表面的基本情況為主,為將來有針對性開展火星探測奠定技術基礎。

天問一號的發射是我國第一次對火星進行探測,不僅有軌道器,還有著陸器,並且要進行火星表面巡視,這是人類歷史上第一次在一次火星任務中實現繞、落、巡三步,意義重大。

8月2日,天問一號探測器3000N發動機工作20秒鐘,順利完成第一次軌道中途修正,圖片來源:國家航天局

天問一號一共搭載了13臺儀器,側重火星空間、表面、淺層環境的綜合調查,有一定的覆蓋面,但深度不夠,比如高解析度相機解析度為2米,NASA在2005年發射的火星偵察軌道探測器搭載的HiRISE高解析度成像科學設備在300公裡高度上解析度可達到0.3米,相當於對地偵察衛星的觀測能力。如果等我國同級別的高解析度相機研發出來,時間和工程進度都得延遲。

天問一號的定位是創造新的裡程碑,建立我國探測火星的技術示範,為將來的多方向、深層次探測火星積累了經驗。

傳統企業或進軍火星

火星的表面環境和地球的環境相接近,因此探測火星不僅可以帶動與空間技術有關的行業發展,還能帶動建築、汽車等與生活息息相關的行業。

天問一號上搭載的儀器設備後續需要提升的話,主要涉及的企業仍是傳統的研究所、國家級的研發企業。

但要進一步在火星上開展調查,這時候就需要引入車輛領域的研發機構,火星表面有大氣壓、巖石,甚至還會刮沙塵暴,工作環境與月球上截然不同,這就需要應用全新的技術來研發。

火星也是一個有大氣層的行星,將來還需要打造火星上的飛機,那就需要航空製造業方面的企業和院校參與,這是以往深空探測所無法想像的。在月球上,表面環境接近真空,不可能有航空器在月球上飛,在嫦娥工程研發的時候,與航空有關的機構根本沒有涉足的可能性,但火星則不同,火星飛機將是一個非常有潛力的方向。

美國宇航局在毅力號上搭載了一架火星直升機,採用共軸雙旋翼布局,雖然在火星表面上只能飛數米,但飛行環境卻相當於地球上3萬米高度的大氣條件。

在載人登陸火星之後,建築業開始悄然進入火星探測領域,需要在火星上建立棲息地,所以建築行業就被帶動了,在火星上造房子可不是容易的事,也是非做不可的事。

蘭博基尼設計的Mars X1火星車,可在火星棲息地行駛,圖片來源:蘭博基尼官方


在棲息地建立後,就要解決火星表面交通工具的問題,這時候汽車行業就會被帶動起來,打造出可在火星表面行駛的車輛。

以天問一號為契機,汽車行業可以瞄準火星上行駛的亮點進行針對性布局和技術研發,將眼光和格局提升到行星際,一旦有火星版的新基建計劃,未來將大有發展前景。

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