2019-11-15 08:24
亲历我国火星着陆模拟试验
本报赴河北特派记者 马 俊 编者按：“火星你好，中国来啦!”11月14日，伴随着中国火星探测任务的首次公开亮相，很多网友都发出这样的欢呼。当天，中国国家航天局邀请部分外国驻华使馆及国际组织人员、中外媒体记者约70人，赴河北怀来观摩中国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验，并参观相关试验设施。《环球时报》记者在现场了解到，中国的首次火星探测计划将于2020年举行，经过7个月的飞行后，中国的火星探测器将经受最关键的“7分钟降落”考验，这次进行的悬停避障试验就是对此而来。
如何模拟火星环境
根据地球与火星位置关系，每26个月会有一次从地球向火星发射探测器的最佳时间窗口。在这个时间点发射火星探测器，将节省大量燃料，缩短抵达的时间。2020年就将迎来一个窗口期，因此明年被称为国际上的“火星探测大年”，包括中国、美国、欧空局、印度和阿联酋等多个国家和国际组织都公布了各自的火星探测计划。
在抵达现场之前，《环球时报》记者一直很好奇的问题是：火星重力远比地球小，如何能在地球上模拟火星重力环境呢？难不成还得跟航天员失重训练那样，在大水池里用浮力来抵消部分重力？在记者搭乘的大巴驶进号称“亚洲最大”的中国地外天体着陆综合试验场后，一组高大的钢架结构建筑让答案豁然开朗。
中国首次火星探测任务总设计师张荣桥介绍说，火星的自然环境与地球相比有很多的不同，其中重力只有地球的1/3。为了模拟在火星环境下的着陆，中国航天科研人员专门建造了一整套设施。它由三个部分组成：塔架系统、随动系统和地面的火星表面模拟区域。最显眼的是6个钢结构的塔柱，通过上方的环形桁架连接成一个柱形的刚体结构。塔柱高140米，内圈直径120米，足以满足模拟火星降落时的空间。
随动系统是中间的红色平台，它通过36根钢缆进行固定，下面垂吊的就是长着4条“腿”的火星探测器。通过精确控制平台的运动速度，它可以承担探测器的部分重量，进而为探测器模拟出火星的重力环境。
此外，塔架下方的地面上还铺设有特殊材料，形成各种坑和坡的形状，从而模拟火星的表面特性，考验下降过程中探测器搭载的相关光学和电子设备能否发挥作用。
“关键的7分钟”
14日进行的试验是模拟火星探测器在距离火星表面67米的高度上悬停，并自主寻找遍布坑与碎石的地面安全着陆区，然后避障下降到20米的全过程。
5、4、3、2、1……试验开始了!《环球时报》记者看到，伴随着震耳的轰鸣声，被吊在高空中的火星探测器向下喷出火焰，然后开始缓缓下降。不过下降动作并没有持续多久，探测器就在空中悬停住，并自行向左调整位置，避开地面的各种障碍物寻找合适的降落地点。待位置找好后，它再度缓缓下降，最终平稳地在20米高度停机。
为何要大费力气专门修建这样的模拟测试设施并进行反复试验呢？张荣桥介绍说，中国首次火星探测任务计划于2020年择机实施，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视，开展火星全球性和综合性探测，并对火星表面重点地区精细巡视勘查。届时探测器经过7个月时间的飞行抵达火星后，最后的降落过程只有7分钟。但这是“计划中最困难、挑战最大的环节”。
一名航天专家告诉《环球时报》记者，航天器的自主避障降落过程本身风险就很大，以色列、印度今年发射的月球探测器都是在这个阶段失控坠毁。而相比距离地球约38万公里的月球，火星与地球的距离更加遥远，最近的距离也有5500万公里，即便是无线电信号单向传输都需要4分钟时间，这意味着在关键的着陆过程，只能依靠探测器自行处理遭遇的一切问题，对探测器应对突发情况的要求非常高，难度比月球探测器更大。然而火星环境异常复杂，在火星探测历史上，各国探测器“折戟沉沙”的比例超过一半。
据介绍，目前火星探测器的着陆方式主要分三大类：“气囊弹跳”式主要适合于比较小的探测器，比如美国“火星探路者”“勇气”号和“机遇”号火星车等，通过在降落前鼓起气囊，利用气囊进行缓冲就可以实现安全着陆;“反推着陆腿”式主要是利用反推火箭，提供最后着陆时的缓冲力，适合于较大型火星探测器;“空中吊车”式则是美国“好奇”号火星车等超大探测器采用的着陆方式，通过从探测器上方吊着的反推火箭提供缓冲，把探测器放到火星表面后再脱离。《环球时报》记者注意到，这次测试的中国火星探测器采用的是“反推着陆腿”式，其中关键的悬停避障技术在嫦娥三号、嫦娥四号月表着陆的过程中已得到成熟应用。
中国航天继续“国际合作”
尽管此前由于美方故意阻挠，没有及时发放签证，导致中方代表团集体缺席了10月21日开幕的2019年度国际宇航联大会，但中国航天并未改变“国际合作”的宗旨。国家航天局局长张克俭14日表示，中国主张在平等互利、和平利用、包容发展的基础上，加强航天国际交流与合作，共享航天发展成果。据了解，未来中国还将进行火星采样返回、小行星探测、木星探测等深空探测项目。张克俭表示，中国国家航天局愿与各国航天机构、空间科学研究实体及国外空间科学爱好者携手，在后续重大航天工程任务中加强合作，共同推进航天事业发展。
张克俭透露，国家航天局向美国、俄罗斯、欧洲等多个国家和国际组织的驻华代表发出邀请，现场观摩这次火星着陆器悬停避障试验。据《环球时报》记者了解，当天有来自法国、意大利、巴西等19个驻华使馆的使节，欧盟、非盟驻华使团、亚太空间合作组织的代表出席了这次活动。
据介绍，中国航天发展60年来，积极推动国际合作，已经与45个国家和国际组织签署了140余份航天合作协定，与法国联合研制了中法海洋卫星、天文卫星;与意大利联合研制了中意电磁卫星;与巴西联合研制的中巴地球资源系列卫星，被誉为“南南高技术合作”的典范;在嫦娥四号任务中与德国、荷兰、瑞典、沙特、俄罗斯、阿根廷等国开展了积极的国际合作，并于今年4月发布了嫦娥六号和小行星探测上的合作机遇公告;近期在地球观测组织大会上，宣布将高分一号、高分六号卫星16米分辨率光学数据对全球开放共享。这些举措为扩大更多的国家，特别是发展中国家共享空间技术成果，推进社会经济发展带来了福祉。
责编：李文瑶
版权作品，未经环球网 huanqiu.com 书面授权，严禁转载，违者将被追究法律责任。