7月23日12時(shí)41分，我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射。升空后，它將經(jīng)歷7個(gè)月左右的長(zhǎng)途跋涉，到達(dá)火星并開(kāi)展環(huán)繞和巡視探測(cè)。
中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)要一次性實(shí)現(xiàn)“環(huán)繞”“著陸”“巡視探測(cè)”三大任務(wù)，這在世界航天史上絕無(wú)僅有，難度可想而知。那么，在奔向火星的圓夢(mèng)之旅上，“天問(wèn)一號(hào)”究竟面臨哪些難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)呢?讓我們細(xì)細(xì)盤點(diǎn)一下探火路上的溝溝坎坎吧。
第一道難關(guān)：任務(wù)起點(diǎn)高，技術(shù)跨度大
截至今年6月底，世界各國(guó)舉行了44次火星探測(cè)活動(dòng)，但任務(wù)成功概率只有50%左右。由此可見(jiàn)，火星探測(cè)任務(wù)本身固有的風(fēng)險(xiǎn)非常大。
而中國(guó)的火星探測(cè)任務(wù)要一次實(shí)現(xiàn)繞、落、巡目標(biāo)。“這在世界上從來(lái)沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家一次同時(shí)實(shí)現(xiàn)，任務(wù)難度非常大。”航天科技集團(tuán)五院火星探測(cè)器總設(shè)計(jì)師孫澤洲如是說(shuō)。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院深空探測(cè)專家介紹，此次我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)的發(fā)射規(guī)模非常大，著陸有效質(zhì)量?jī)H次于美國(guó)的“好奇號(hào)”，環(huán)火探測(cè)與國(guó)際水平相當(dāng);探測(cè)器研制中，關(guān)聯(lián)性異常復(fù)雜;首次地外有大氣天體進(jìn)入面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，比如在軌道、氣動(dòng)、防熱、大帆面降落傘等近十個(gè)方面，在設(shè)計(jì)上都要實(shí)現(xiàn)新的技術(shù)突破和技術(shù)跨越。
第二道難關(guān)：設(shè)計(jì)約束新，不確定性大
面對(duì)遙遠(yuǎn)而未知的星球，“天問(wèn)一號(hào)”奔赴火星的旅程中不可避免地要經(jīng)受新環(huán)境的考驗(yàn)。
現(xiàn)有資料顯示，火星上稀薄大氣、風(fēng)場(chǎng)、塵暴、火面地形地貌等，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)非常少，而且不確定性大，嶄新的行星際空間環(huán)境使得原本風(fēng)險(xiǎn)極高的探測(cè)任務(wù)難度更上一層樓。
而最長(zhǎng)旅途高達(dá)4億公里的遠(yuǎn)距離以及大時(shí)延等火星新約束條件，對(duì)探測(cè)器自主能力要求非常高，對(duì)于火星成功進(jìn)入和著陸、測(cè)控通信、火星車能源、熱控、火面移動(dòng)等一系列設(shè)計(jì)，以及電子產(chǎn)品的工藝、環(huán)境適應(yīng)性等方方面面帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)和不確定性。
第三道難關(guān)：關(guān)鍵技術(shù)多，攻關(guān)難度大
據(jù)了解，在此次火星探測(cè)任務(wù)中，關(guān)鍵性、唯一性且不可逆的環(huán)節(jié)非常多，如近火捕獲制動(dòng)、器器分離、進(jìn)入/下降/著陸、火星車釋放分離等關(guān)鍵技術(shù)多。
“我們這次火星探測(cè)任務(wù)最核心、最難的地方，就是探測(cè)器進(jìn)入火星大氣后氣動(dòng)外形和降落傘減速的過(guò)程，只有一次機(jī)會(huì)，必須確保成功。”對(duì)于“探火”任務(wù)，總師孫澤洲有著冷靜而清晰的認(rèn)識(shí)。
對(duì)此，研制團(tuán)隊(duì)專門設(shè)計(jì)了全新氣動(dòng)外形、新型降落傘等，這些關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)難度極大。
第四道難關(guān)：驗(yàn)證任務(wù)重，試驗(yàn)難度大
記者了解到，此次“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器上，有很多新技術(shù)是原來(lái)衛(wèi)星或者探測(cè)器沒(méi)有使用或者遇到過(guò)的。
因此，為了確保探測(cè)器的可靠性，研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，除了常規(guī)的力、熱等試驗(yàn)外，還要完成氣動(dòng)外形，防熱燒蝕，懸停避障、緩速下降及著陸，火星車內(nèi)場(chǎng)、外場(chǎng)等系統(tǒng)、分系統(tǒng)及單機(jī)級(jí)專項(xiàng)試驗(yàn)，驗(yàn)證任務(wù)極其繁重。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院深空探測(cè)專家介紹，這些專項(xiàng)試驗(yàn)不但試驗(yàn)方法、方案確定難，而且火星環(huán)境模擬、試驗(yàn)實(shí)施、試驗(yàn)結(jié)果判定等難度也很大。此外，試驗(yàn)驗(yàn)證的充分性、有效性、覆蓋性以及試驗(yàn)仿真驗(yàn)證的難度也極大。
然而，多重困難疊加并沒(méi)有嚇退火星探測(cè)研制團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)師們爭(zhēng)分奪秒地開(kāi)展了大量試驗(yàn)驗(yàn)證和各項(xiàng)任務(wù)準(zhǔn)備工作，為“天問(wèn)一號(hào)”探火之旅鋪平了道路。
第五道難關(guān)：研制周期緊，進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)大
我國(guó)火星探測(cè)起步較晚，所以從任務(wù)立項(xiàng)伊始，研制團(tuán)隊(duì)就一直在奔跑。2016年初探火任務(wù)正式批復(fù)立項(xiàng);2016年7月，火星探測(cè)器研制轉(zhuǎn)入初樣;2016年底，探測(cè)器完成全部關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和詳細(xì)設(shè)計(jì)……此后，研制團(tuán)隊(duì)一路馬不停蹄，在短短4年多的時(shí)間內(nèi)完成了從產(chǎn)品研制驗(yàn)證到待命出廠再到按計(jì)劃發(fā)射。
期間，方案與初樣、初樣與正樣工作全面交叉、并行，為此，主線任務(wù)一刻不停、提前銜接，進(jìn)度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高度耦合，全線全程超長(zhǎng)工作，這對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管控提出了極高的要求。
此外，火星探測(cè)任務(wù)屬于我國(guó)航天重大工程任務(wù)，參研單位多達(dá)幾百家，多線并行、多地并進(jìn)、多種狀態(tài)流程串并行，銜接關(guān)系極其復(fù)雜，協(xié)調(diào)管理和資源保障難度極大，進(jìn)度與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)籌把控難度極大。
“但是，正因?yàn)橛袎毫Γ拍軒?lái)技術(shù)的進(jìn)步。”孫澤洲說(shuō)。為此，研制團(tuán)隊(duì)發(fā)揮全國(guó)大協(xié)作精神，精心策劃、精準(zhǔn)實(shí)施，探測(cè)器各系統(tǒng)和全體參研參試人員按照“高質(zhì)量、高效率、高效益”的要求開(kāi)展工作，確保我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)的順利進(jìn)行。
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