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  • 历经折戟沉沙 成绩喜忧参半——俄罗斯寻求借船出海再赴火星
  • 2020-7-25 18:54:58    字数:3052    中俄资讯网www.chinaru.info    摘自《参考消息》报 文/栾海
  •     中俄资讯网注:本文摘自参考消息报,作者栾海,录入:邓悦青。标题为编辑所拟。

    资料图:俄罗斯福布斯土壤号火星探测器

        身为历史上航天强国的苏联及其继承者俄罗斯,自然会对地球的近邻火星青睐有加。但遗憾的是,虽经多番努力,苏联和俄罗斯的火星探测亮点不多,其一系列折戟沉沙的经历倒是揭示出这一星际探测工程技术难度之高、风险之大,远非近地空间探索或探月可比。寻找适合自身的多元化合作方式,是探测火星和其他遥远天体的适当选项。

        探月为“探火”积累经验

        苏联火星探测的开端正值美苏全球争霸时期,在太空探索领域充满冷战的回响,探月、考察火星、载人航天成了美苏航天竞赛的里程碑赛段。除了冷战意义以外,苏联科学界还认为火星自转周期与地球相近、具有稀薄大气等特点使其未来有望成为人类宜居星球,因此需深入了解火星。此外,在掌握航天和空间探测技术前,人类只能通过望远镜观测火星,如此远观得到的知识需通过近探检验真伪。基于上述多重考量,苏联火星探测于20世纪60年代拉开帷幕。

        然而探测火星不能说去就去,欲探火星,需先探月球,以积累经验。在探月竞赛中,苏联先声夺人,在1959年1月率先发射“月球-1”探测器,飞掠月球,考察了月球磁场、月地间宇宙射线强度和太阳风。同年9月,苏联“月球-2”探测器首次实现月球表面硬着陆。这些探索为苏联制造火星探测器、操控其星际飞行打下了基础。

        1960年10月10日担负率先考察火星任务的苏联“火星1960A”探测器,“坐”在一枚“闪电8K78”型4级中型运载火箭顶部,在拜科努尔发射场整装待发。这颗探测器呈圆柱形,高约2米,重约0.65吨,具有两个太阳能电池板和1个直径为2.33米的高增益天线。其任务是测量火星磁场,记录火星附近宇宙射线强度,考察沿途的微陨石,用光谱反射仪搜索火星是否有生命迹象,并对火星摄影摄像。然而让苏联满怀希望的此次探险却出师不利:“闪电8K78”火箭在升空飞行第300秒时,其自身控制系统发生故障,导致该火箭第三级发动机关闭。地面控制人员随即发出自毁指令,使火箭和探测器在地球大气层中烧毁。

        探测器着陆创造历史

        到1971年5月19日,苏联成功发射重约4.6吨的“火星-2”探测器并使其顺利飞入通往火星的预定轨道。该探测器负责探查火星表面温度及其阳光反射率、火星大气密度,评估火星大气中二氧化碳、水蒸气和氧氢氩等原子含量,记录空间带电粒子,测量火星附近电子和质子流能量。此外“火星-2”还携有一台执行火星登陆任务的着陆器。

        1971年11月27日,上述着陆器与“火星-2”探测器分离,并按该探测器内置计算机校正的方向,飞向火星表面。然而在临分离前,“火星-2”的计算机由于软件错误发生故障,导致方向校正失误,着陆器飞入火星大气层的角度超过了设计所允许的极限。由于这一飞入角度过于陡峭,造成着陆器来不及制动刹车,降落伞系统也失效,预计的软着陆变成粉身碎骨的硬着陆。

        苏联火星探测的“高光时刻”来自“火星-3”探测器。该探测器的重量、内部构造和所用技术与“火星-2”探测器如出一辙,其升空时间比“火星-2”晚9天,即在1971年5月28日。“火星-3”在同年12月2日进入绕火星轨道前一路平安。同日在其所携着陆器登上火星的过程中,探测器计算机校正方向、探测器与着陆器分离、着陆器变轨飞行并按正确角度和位置飞入火星大气层、着陆器的制动发动机两次启动、打开和适时抛弃降落伞等操作均很顺利,从而使着陆器在火星南纬45度、西经158度的托勒密撞击坑的平坦底部成功软着陆。这也是人类历史上首次有探测装置在火星表面软着陆。

        然而在苏联地面操控人员为创造历史激动不已时,形势急转直下。“火星-3”投放的着陆器在软着陆1.5分钟后开始向地面传输着陆点周围的全景影像信号,但该传输仅持续14.5秒便永远停止了。最终“火星-3”仅环绕火星飞了20圈便结束了探测任务。

        寻求借船出海再赴火星

        尽管在“火星-3”探测任务折戟沉沙后,苏联在1974年至1989年先后发射了4颗“火星”系列和2颗“火卫一”系列探测器,但它们均未能再现“火星-3”探测器的软着陆成就。而美国“海盗-1”、“海盗-2”探测器投放的着陆器在1976年两次登上火星,并向地球传回了火星表面景物照片,研究了火星土壤。加之1969年美国实现载人登月,美国已赢得与苏联的太空竞赛,因此火星探测热潮在上世纪80年代至90年代初陷入低谷。苏联解体后,俄罗斯仅在1996年、2011年主导实施过考察火星及其卫星——“火卫一”的探测活动,但均因俄运载火箭顶部的轨道加速器未能启动,分别导致“火星-96”和“火卫一-土壤”探测器入轨失败,旋即在地球大气层中烧毁。

        在主导探测失利、本国深空研究经费有限等因素影响下,俄尝试借船出海或与他国对等合作再赴火星。2001年4月肩负考察火星水资源和矿物的美国“奥德赛”探测器启程,并于当年10月开始环绕火星。

        2002年3月俄航天研究所专家表示,根据上述高能中子探测器传回的火星中子流动能差别和中子热能等信息,俄专家认为火星北极及其北半球部分区域有冰冻水存在迹象,据推测火星北半球的冰冻水应位于火星北极至北纬50度之间,还有部分冰冻水位于火星北纬30度附近。与火星南半球的冰冻水相比,其北半球的冰冻水更厚,分布更广。

        除此以外,高能中子探测器的考察结果还使俄专家获得3个重要信息:火星表面会释放强度很高的中子流;火星表面所释放的中子流强度多变,特别是在火星北部极冠地区中子流的变化尤为明显;如果火星上有生命存在的话,其必须适应火星表面的高放射性环境,未来在规划人类登陆火星时必须研究如何消除高放射性环境对人体的危害。

        俄罗斯与欧洲航天局首次合作探测火星项目喜忧参半。2013年3月,俄航天署(现更名为俄罗斯航天集团公司)与欧洲航天局签署“火星太空生物”计划项目合作协议。该项目分两阶段实施,其一是把双方联合研制的“微量气体轨道器”(下称“轨道器”)发送入绕火星轨道,以嗅探火星大气层,更为详细地分析火星大气中的甲烷并尝试确定其来源,验证是否有火星微生物存在。2016年10月,“轨道器”开始顺利绕飞火星并正常工作,但“斯基亚帕雷利”着陆器在登陆火星时,其燃料罐爆炸,软着陆失败。

        由此可见,火星探测是迄今人类深空探测中极度高精尖的科技领域之一;深空探测经验丰富的航天强国也需循序渐进、厚积薄发地考察火星;借船出海、对等合作、在主导探测时开放合作,都是考察火星和其他遥远天体的多元化选项。

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