北京时间2020年7月20日凌晨5点58分,阿联酋首颗火星探测器“希望”号由日本运载火箭发射升空,发射地点位于日本的种子岛航天中心,率先拉开了2020年火星探测的序幕。预计本周,我国的“天问一号”火星探测器也将在海南文昌发射,美国的“毅力”号火星车则将于7月30日到8月15日之间发射。
根据轨道设计,该探测器要经过大约200多天的飞行,2021年2月份才能抵达火星。其主要的科学目标是研究火星气候演变以及天气状况,例如沙尘暴等。希望号团队表示,这是第一颗真正的火星气象卫星。设计寿命为2年。
希望号探测器由阿联酋和美国科罗拉多大学波德分校联合研制,重1.35吨,大小与一辆轿车相仿。由两个太阳能发电板供电,总功率1.8千瓦,这和家用电水壶的功率差不多。探测器搭载有直径1.5米的高增益天线以及若干低增益天线。此外,探测器利用恒星跟踪定位仪来进行导航。
上面我们提到,探测器重1.35吨,其中接近一半的重量为燃料,燃料主要用于6台推力为120牛顿的发动机进行变轨使用。
探测器的姿态调整采用的是动量轮装置,动量轮的原理并不复杂,就是利用不受外力矩系统的角动量守恒的原理,当轮子顺时针旋转的时候,探测器就向逆时针转动。这种装置可以不用消耗燃料进行探测器的姿态调整,是一种在太空中普遍使用方法。希望号探测器搭载有三种主要的仪器,他们分别是:探索成像仪(EXI)、红外光谱仪(EMIRS)和紫外光谱仪(EMUS)。
H-IIA运载火箭直径4米,高度53米,属于捆绑式两级火箭。火箭芯级采用氢氧发动机,外加2或4枚固体火箭助推器(根据执行任务不同进行调整)。近地轨道的运载能力为10到15吨,地球同步转移轨道的运载能力为4到6吨。H-IIA火箭的运载能力与我国的长征三号乙火箭相当。长三乙是我国主力运载火箭,发射载荷主要为地球静止轨道通信卫星、气象卫星、北斗导航卫星和月球着陆探测器等。
火星探测器离开地球,在飞往火星的过程中需要精确测控。由于探测器的距离很远,发出的信号随着距离的增加而衰减,这就需要有强大的深空测控能力。阿联酋目前尚不具备这种能力,因此需要美国帮助测控和信号回传。美国深空网(DSN)是由美国喷气推进实验室管理的一个先进的测控网,是为了对执行月球、行星和行星际探测任务的航天器进行跟踪、导航与通信而建立的地基全球分布测控网。
太空的深邃浩渺本身就吸引着地球上的每一个人,星辰大海也是每一个民族的梦想。当具备经济和技术条件,都会尝试去探索。虽然阿联酋在技术实力上尚不具备独立探索火星的能力,但是他们可以通过与其他国家合作来完成这个梦想。根据官方说法,阿联酋希望通过这次的火星探测来激发年轻人仰望星空,探索宇宙的希望之心。此前,阿联酋曾提出过“2117火星定居计划”,本次发射也彰显了这个决心。
该火星探测器将于明年(2021年)抵达火星,正好是阿联酋成立50周年。
火星是太阳系内与地球环境最接近的行星,有一定厚度大气层,有坚固的地表,还封存有大量冷冻状态的水。因此,在未来,火星是存在移民可能性的行星。另外,火星还可能存在像微生物这种低等形式的生命,这也是世界各国热衷探索火星的重要原因。