2022.4.18
神十三乘组返回地球
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2022年4月16日,神舟十三号乘组顺利返回地球,创下了中国航天员连续在轨飞行时长的新纪录。
从左至右:翟志刚、王亚平、叶光富
随着“神舟”升空,“北斗”组网,“嫦娥”探月,“天问”赴火,中国人从首问苍穹,到漫步太空,一步步实现了在载人航天、人造卫星、深空探测等多个领域的非凡成就。作为中国行星探测工程的首次任务,“天问”赴火同样备受瞩目。
专访航天科技集团五院
天问一号火星探测器系统
总设计师 孙泽洲
火星即将入冬,
祝融号可以承受吗?
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截至2022年3月24日,祝融号火星车在火星表面工作306个火星日,累计行驶1784米;天问一号环绕器在轨运行609天,距离地球2.77亿千米。3月24日,中国国家航天局发布了一组最新的火星影像图。
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2021年5月19日
火星车表面无沙尘覆盖
2022年1月22日
火星车表面
存在明显的沙尘覆盖
吴小莉:我们能够抵挡得住沙尘对火星车的干扰吗?
孙泽洲:火星的一年,大概是地球的将近两年,而且火星有四季的变化,每个季节大概相当于地球五个月左右的时间,现在基本上是火星的深秋了,快进入冬天。到现在,祝融号火星车本身的状态和工作状态很好,但祝融号也是“靠天吃饭”,接下来就要看火星进入秋末和冬季之后,整个火星上沙尘的情况,这是我们要面临的一个问题。
吴小莉与孙泽洲
在祝融号模拟车前合照
吴小莉:秋天最有风险的是沙尘,冬天呢?
孙泽洲:冬天同样是沙尘,同时,在我们火星着陆区的冬天,太阳的入射角也会变得更差,气温也会逐渐变低。这样一来,我们自身还要维持所需温度的话,需要补偿的功率也会更高一些。
吴小莉:我们可以采取暂时的冬眠吗?
孙泽洲:我们有暂时冬眠的设计手段,就像玉兔号月球车一样,可以休眠,等光照充足之后唤醒。但是在火星表面的冬眠能不能行?我们在地面也做了一些试验,试验结果证明我们还可以。但这些试验模拟的条件,毕竟还是有限的,对于极端的情况,我们还不能说有十成的把握。
吴小莉:所以最好的状态是什么?
孙泽洲:我们希望今年的火星冬天,是一个温和的冬天,不要有大范围或长时间的沙尘。如果按现在我们看到的,火星车表面积累的薄薄一层灰尘,这些完全是在我们正常设计的考虑中,在我们能够承受的范围之内。
首次火星探测任务
一次实现“绕着巡”三步
为什么?
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在2020年7月的火星探测窗口期,与天问一号火星探测器“同场竞技”的还有阿联酋希望号、美国毅力号。2021年2月9日,阿联酋希望号抵达火星;2021年2月19日,美国毅力号在火星着陆。此时,天问一号仍在火星轨道环绕,着陆区待确定。
面临竞争的同时,天问一号定下了一次任务实现火星环绕、着陆、巡视三步跨越的目标,这在国际上也属首次。
吴小莉:咱们是一口气要绕、落、巡,咱们选了一个最难的考题,为什么会去定这样一个目标?
孙泽洲:其实看我们的月球探测工程,那是我们对地外天体的第一次探测,我们从环绕,到着陆、巡视,到采样返回,是一步一步走下来的。当2007年嫦娥一号月球环绕探测成功之后,我们当时就想到了,能不能去火星环绕探测,但那一步迟迟没有迈出去,总在论证中。后来,2013年,嫦娥三号成功在月球上着陆,很大程度上增强了我们的信心。
到了2014年左右,我也是在2014年才开始参与探火工程,那是一个调整点,也可以说是一个转折点。一方面,我们趋向于真正要开始干了,进入型号研制了;另一方面,由原来的,只是环绕计划,变成了环绕、着陆和巡视,一次全实现。对于深空探测来讲,我们的任务次数是很有限的,所以在这样一个背景情况下,我们要用有限的投入和机会,尽可能做更多的事情。否则的话,火星探测又是两年一个窗口期,要是一步一步走,这个路会很长很长。
2030年前火星采样返回
准备如何?
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孙泽洲:人类现在对于火星的探测,已经有了六十年左右的时间。目前,人类只实现了火星的着陆和巡视,还没有实现,或者说还没有开始尝试火星的采样返回,这也可以推断出,这个任务的难度。
吴小莉:没有人做过火星取样返回,就是说这是没有参照的,我们该怎么做?
孙泽洲:现在我们团队也在做前期的工作,我们在想,如果我们去了、把样品采集回来了,但我们在实践上,是不是可以做得更好?比如说,取没取回来、取样多少,这是一种直接的评价。但其实还有一方面,就是说,我们用什么方式去取样?走哪条路会更好?这个可能就没有一个确定的答案了。就是在技术的先进性、技术对未来发展的支撑性,我们可能也要想更多。
火星探测
下一个目标在哪里?
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孙泽洲:虽然不同国家对火星已经进行了很多次探测,包括中国、印度、阿联酋等等,但实际上人类对火星的认知,应该说还是非常非常有限的。大家可以看到,我们这么多国家,选择的火星着陆区基本上还处于火星比较平坦的区域。但其实,火星的地形崎岖,而且地形、地貌特征的差异性很大,所以我觉得人类对于火星的着陆和探测,还会不断地持续下去。
现在,对于月球的有人探测,阿波罗计划已经实现了,我相信中国在不久的将来,可能也会实现。但对于火星的有人探测,从目前人类的技术水平来讲,还是面临着很大的挑战。因为火星跟月球的差异是很大的,载人去月球,我们可以趁着白天去,不用经历夜晚,因为月球上有将近14天的月昼。但是火星昼夜的变化跟地球基本相似,所以说航天员可能要经历火星的夜晚,而火星又是一个比较寒冷的星球,所以又面临能源等很多问题。但我相信随着人类技术的发展,未来,载人火星探测肯定是会实现的,只不过可能时间要长一点点。
探火之后
我们要去木星吗?
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吴小莉:有人说 ,下一步小行星的探测,可能是去木星,为什么是木星?是因为它更远吗?还是因为它跟我们现在探测的星体完全不一样,所以我们希望有一个新的认知?
孙泽洲:对于木星探测来讲,您刚才说的两个因素都有。还有一个因素就是,木星也很特别,是我们太阳系几大行星中最大的一颗。它有磁场、强辐射,而且木星的几个卫星也很有特点,所以木星系在太阳系这几大星系里,应该是独树一帜的。
此外,小天体探测也逐渐成为深空测的一个热点。太阳系里的小天体是很多很多的,而且从某种程度来讲,小天体的资源利用成本,可能要比大天体更低一些,为什么?我们现在去着陆在一个大天体上,着陆需要能量、要减速,从大天体上逃逸出来,还需要增加速度,这需要的系统资源很大。但对于这种弱引力的小天体,着陆实际上是个附着的过程。所以从技术成本来讲,它更有便捷性,而且它资源的丰富性可能也会更多。
空间站工程vs深空探测
可以相互借鉴吗?
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吴小莉:2022年4月16日,神舟十三号乘组顺利返回地球了,您比较关注的是什么?或者说,中国空间站工程攻克的一些技术,会不会对于深空探测的项目有启发?
孙泽洲:肯定会有的。我们关注的,包括宇航员在轨工作情况、空间站机械臂的在轨应用,会不会未来在深空探测中发挥作用?或者说,深空探测的一些技术,是不是能够更好地应用到其他航天领域中?
其实大家看到我们的高光时刻、我们任务成功了、大家的欢呼,确实是这样。但实际上,这背后是很多人、很多年的辛苦付出。包括大家问我,在这过程中,你遇到最大的困难是什么?其实我觉得对我来讲,过去了的就过去了。已经发生了,但我还没有把它解决的困难,是我遇到的最大的困难。
吴小莉:但是您相信它终究会解决?
孙泽洲:一定会解决的。
吴小莉:这是哪来的底气?
孙泽洲:不断遇到困难,不断绝望,不断绝望之后,再把问题解决。这个过程经历多了,底气就产生了。
编导:郑书筠 孟涵
编辑:孟涵
摄影摄像:张勇 吴慧军 郭义邦