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我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 才扬 摄

  新华社海南文昌7月23日电(记者胡喆、周旋)“圜则九重,孰营度之?”2020年7月23日12时41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。

  探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后,到达火星附近,通过“刹车”完成火星捕获,进入环火轨道,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。

  对宇宙千百年来的探索与追问,是中华民族矢志不渝的航天梦想。从古代诗人屈原发出的《天问》,到如今我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”,太空探索无止境,伟大梦想不止步。

  首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰表示,此次火星探测任务的工程目标是实现火星环绕探测和巡视探测,获取火星探测科学数据,实现我国在深空探测领域的技术跨越;同时建立独立自主的深空探测工程体系,推动我国深空探测活动可持续发展。

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 郭程 摄

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 杨冠宇 摄

  “此次火星探测任务的科学目标,主要是实现对火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等的研究。”刘彤杰说。

  我国火星探测作为开放性科学探索平台,包括港澳地区高校在内的全国多地研究机构积极参与研制过程,并与欧空局、法国、奥地利、阿根廷等组织和国家开展了多项合作。

  此次火星探测任务于2016年1月经党中央、国务院批准立项,由国家航天局组织实施,具体由工程总体和探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用等五大系统组成。

  国家航天局探月与航天工程中心为工程总体单位,中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制运载火箭系统,中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院抓总研制探测器系统。中国卫星发射测控系统部负责组织实施发射、测控。中国科学院国家天文台抓总研制地面应用系统,负责科学数据接收、处理、存储管理等工作。

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 才扬 摄

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  新华社海南文昌7月23日电
题:出发吧,向着火星!——我国首次火星探测任务正式启航

  新华社记者胡喆、王琳琳、周旋

  “日月安属?列星安陈?”

  7月23日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功在中国文昌航天发射场升空,正式开启了中国人自主探测火星之旅。

  南海之滨,椰风习习,涛声阵阵,高温天气如同中国人探索太空的心情一般火热。我们为什么要探测火星?在去往火星的征途上要历经哪些考验?面对前所未有的任务挑战,中国航天人依靠什么力量创造出新的成绩?跨越2300多年的“向天之问”,如今终于迈出关键一步。

  2020年7月23日12时41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。新华社记者 才扬 摄


  探索新高度——天问正式启航

  2300多年前,爱国诗人屈原仰望星空,以《天问》提出177个问题,阐发对宇宙万物的理性哲思。

  2300多年后,我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”,厚植于中华民族传统文化精髓,体现着跨越两千多年的不懈求索。

  茫茫宇宙,火星是离太阳第四近的行星,大小处在地球和月球之间,是太阳系中与地球最为相似的行星,是一颗承载人类最多梦想的星球。

  这一横贯千年的“天问”,既是真理之问、信念之问,更是人类之问。

  首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰表示,探测和研究火星的出发点是为了提高人类对宇宙的科学认知,拓展和延伸人类活动空间,从而推动人类文明可持续发展。

  “通过探测火星可获得丰富的第一手科学数据,对研究太阳系起源及演化、生命起源及演化等重大科学问题具有重要意义。”刘彤杰说。

  2020年7月23日12时41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。新华社记者 胡喆 摄

  回望我国火星探测的历史,早在“嫦娥一号”任务取得圆满成功之后,业内专家即开始谋划我国深空探测后续发展。

  2010年8月,8位院士联名向国家建议,开展月球以远深空探测的综合论证,国家有关部门立即组织专家组开展了发展规划和实施方案论证,多位院士、专家团队积极参与论证工作,对实施方案进行了三轮迭代和深化,最终于2016年1月正式立项实施。

  我国首次火星探测任务起步虽晚,但起点高、跨越大,从立项伊始就瞄准当前世界先进水平确定任务目标,明确提出在国际上首次通过一次发射,完成“环绕、着陆、巡视探测”三大任务。

  中国航天科技集团五院深空探测领域专家介绍,由该院抓总研制的火星探测器,包括环绕器和着陆巡视器,其中着陆巡视器又由进入舱和火星车组成,进入舱计划完成火星进入、下降和着陆任务,火星车配置了多种科学载荷,在着陆区开展巡视探测。

  从地球到火星最遥远的距离大约4亿公里,这么远距离的通信对于火星探测器研制团队而言可谓难上加难。

  经过四年多艰苦攻关,研制团队按节点顺利完成了探测器的模样研制、初样研制、正样研制、大系统对接试验等工作,为探测器飞越深空、到达火星提供了坚强支撑。

  首次火星探测任务工程副总指挥、国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠表示,通过首次火星探测任务的实施,我国将验证火星制动捕获、进入/下降/着陆、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术,为建立独立自主的深空探测基础工程体系夯实基础,推动我国深空探测活动可持续发展。

  “火星探测将是中国行星探测的第一步,是深空探测领域从月球到行星的发展历程中承前启后的关键环节,也是未来迈向更远深空的必由之路。”中国航天科技集团五院“天问一号”探测器总设计师孙泽洲说。

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。新华社记者 郭程 摄

  飞出新速度——“胖五”正式服役

  一个时代有一个时代的主题,一代人有一代人的使命。“天问一号”任务是我国独立实施的首次行星探测任务,开启了属于中国人自己的行星探测时代。

  从2007年首次探访月球起,我国深空探测已走过13年时光,但一直没有对太阳系内的其他行星开展过探测,主要原因就是受到火箭运载能力的限制。

  根据发射任务要求,长征五号遥四火箭将托举探测器加速到超过11.2千米每秒的速度,之后完成分离,直接将探测器送入地火转移轨道,开启奔向火星的旅程。

  当航天器达到每秒11.2千米的第二宇宙速度时,就可以完全摆脱地球引力,去往太阳系内的其他行星或者小行星。因此,第二宇宙速度也被称为“逃逸速度”。

  “此次发射火星探测器,是长征五号火箭第一次达到并超过第二宇宙速度,飞出了我国运载火箭的最快速度。”中国航天科技集团一院长征五号火箭总设计师李东说。

  此前,长征五号遥三火箭和长征五号B遥一火箭连续发射成功,标志着长征五号火箭已经攻克关键技术瓶颈,火箭各系统的正确性、协调性得到了充分验证,火箭可靠性水平进一步提升。

  2020年7月23日12时41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。 新华社记者 郭程 摄

  “此次执行应用性发射任务,意味着长征五号火箭正式开始服役。”中国航天科技集团一院长征五号运载火箭总指挥王珏说。

  从人造卫星、载人航天、探月工程,到摆脱地球引力,走向更远的深空,此次发射无疑是中国航天史上的一个重要里程碑。

  “在航天领域,我们经常讲,一次成功不等于次次成功,成功不等于成熟。”在王珏眼中,承载着使命和光荣的“胖五”火箭,就像他的兄弟一般亲切和熟悉。各方都对“胖五”寄予厚望,“胖五”正式上岗,也意味着更多新的挑战。

  2020年7月23日12时41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。 新华社记者 杨冠宇 摄


  “从长五B首飞到我们7月下旬的首次火星探测任务,间隔仅有两个半月。这意味着在上次任务发射后,发射平台和地面支持系统的恢复时间,相比原来我们计划的进度要压缩30%以上。从火箭研制的角度来讲,我们也创造了属于自己的新速度。”王珏说。

  作为决定未来中国航天发展格局的型号,长征五号是航天强国建设的重要支撑。作为我国新一代运载火箭的主力,长征五号的运载能力也将在一定程度上改变游戏规则,高轨卫星一箭多星的时代正在到来。此外,长征五号的关键技术对于支撑我国重型运载火箭的研制也具有重要意义。

  “今天,我们可以骄傲地说,中国的‘大火箭’时代已经来临,中国航天将开启新的篇章。”中国航天科技集团一院院长王小军说。

  2020年7月23日12时41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。 新华社记者 赵颖全 摄

  贡献新力度——航天永不止步

  前仆后继,吾道不孤。

  面对条件的变化、时代的发展,创新始终是中国航天人不断取得成功的胜利密码。中国航天人敢于战胜一切艰难险阻,勇于攀登航天科技高峰,让中国人探索太空的脚步迈得更稳更远。

  首次火星探测任务工程总指挥、国家航天局局长张克俭表示,在整个火星探测过程中,会遇到很多困难与问题,甚至茶不思饭不想,非常痛苦。如果没有坚韧不拔的精神,很难完成挑战。

  “正因为有了‘专业精神,科学态度来解决问题;坚韧不拔,潜心钻研去工作’这种精神文化,才能克服过程中一个又一个难题,达到今天的状态。”张克俭说。

  这期间,一批又一批航天“追梦人”默默坚守、无私付出,他们的力量支撑着大国重器奋勇向前。

7月23日,在中国文昌航天发射场测控大厅,航天科技人员庆祝发射成功。新华社记者 才扬 摄

  ——是他们,敢于战胜一切艰难险阻、勇做含泪奔跑的强者。

  作为长征五号火箭的第一总指挥,中国航天科技集团一院党委书记李明华是长征五号火箭走出困境的“引路人”。2019年5月,长征五号火箭归零工作遇到瓶颈,陷入巨大被动。此时,李明华临危受命成为型号第一总指挥,上任后的当务之急是为火箭出现的问题找到出路。在讨论改进方案的会议上,与会专家意见出现分歧,他力排众议:“这个方案是我定的,出现任何结果,特别是不利结果我负责!”长征五号最终涅槃重生。

  ——是他们,面对重重难关,却总说“越是难走的路越要走一走”。

  面对任务起点高、关键技术多、验证任务重、研制周期紧等多重难关,火星探测器研制团队艰辛鏖战1600多个日夜。

7月23日,在中国文昌航天发射场测控大厅,航天科技人员庆祝发射成功。新华社记者 才扬 摄

  “我们起步虽晚但起点很高,从立项到出厂这么快,是大家的光荣和自豪,要珍惜机会。同时,我们还要认真,不做面子工程,要实实在在地去想、去做、去挖。”在火星探测器研制的关键阶段,中国航天科技集团五院技术顾问、中国科学院院士叶培建总是这样勉励大家。

  “越是难走的路越要走一走。”面对异常艰辛的攻坚之路,火星探测器总设计师孙泽洲带领研制团队顶住压力,攻克了一系列关键技术,完成了各项大型研制试验。在发射场阶段,他们又克服疫情影响,舍小家为国家,数月奋战在发射场,很多队员来不及照顾自己年迈的父母和年幼的晚辈,一心扑在了火星探测的工作上。

  ——是他们,把简单的事情做好,在平凡岗位上干不平凡的事业。

  徐铮是中国航天科技集团一院长征五号火箭发射台检修恢复团队的一员,为了确保火星探测器如期发射,徐铮和他的团队开启了超常工作模式:白天,他见缝插针,与各个系统的其他工作巧妙配合、互不干扰;晚上,他废寝忘食,每天工作到晚上12点以后。年近50岁的他精力旺盛得就像20多岁的小伙子,让所有人都对他刮目相看。

  奔涌、向上,揽海巡天,探月牧火。一批又一批航天人用成果践行誓言,用行动激扬梦想。

7月23日,在中国文昌航天发射场测控大厅,航天科技人员庆祝发射成功。新华社记者 才扬 摄

  36年前,一名高中生在报纸上看到长征三号火箭腾飞的场景,立志要投身这份事业,多年后,他梦想成真,成为一名航天人,并成长为中国航天的领军人才,他就是长征五号火箭的总设计师李东。

  当科学家、宇航员是无数孩子的梦想,航天发射无疑是打开梦想之门的一把钥匙。也许未来中国航天的领军人物,也会守在电视前、守在手机上,等待着“胖五”托举火星探测器升空的那一刻。

  星辰,尽在眼前;梦想,触手可及。

  按照计划,长征五号遥五火箭也将在2020年实施发射,将“嫦娥五号”探测器送入地月转移轨道,完成我国首次月球采样返回任务。2021年一季度,长征五号B火箭将再次出征,执行空间站核心舱的发射任务。

  “在艰难困苦中奋起,在奋起直追中磨砺,不管条件如何变化,我们自力更生、艰苦奋斗的志气不能丢。我坚信,中国航天的舞台必将更加宽广,我们探索宇宙的步伐永不停歇。”见证并参与了我国多次重大航天发射任务的航天专家、中国工程院院士龙乐豪说。

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  2020年7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器,在中国文昌航天发射场点火升空。(记者胡喆 周旋)

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  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 才扬 摄

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 郭程 摄

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 杨冠宇 摄

  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 才扬 摄

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  7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 才扬 摄

  新华社海南文昌7月23日电
题:五大看点!这份中国首次自主火星探测任务“观赏指南”请收好

  新华社记者胡喆、张建松、周旋

  世界首次一步实现火星探测“绕、着、巡”,最远距离达4亿公里如何实现超远距离深空通信?火星探测器发射后将经历怎样的历程到达火星?23日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功在中国文昌航天发射场发射升空,记者为您梳理了一份此次火星探测的“观赏指南”。

  世界首次:一步实现“绕、着、巡”

  火星是离地球较近且环境最相似的星球,一直是人类走出地月系统开展深空探测的首选目标。目前,人类已对火星实施了44次探测任务,其中成功了24次,火星是目前人类认识最深入的行星之一。

  通过以往对火星的探测,人们在火星上发现了存在水的证据。火星上是否存在孕育生命的条件以及火星是地球的过去还是未来?这些问题一直萦绕在科学家心头,成为火星研究的重大科学问题。

  我国首次火星探测任务凭借火星环绕器和着陆巡视器的超强阵容,可一步实现火星“环绕、着陆、巡视”三个目标,这是其他国家在首次实施火星探测任务时从未实现过的。

  相比月球探测,火星探测任务的难度更大。由于火星相对地球距离较为遥远,对发射、轨道、控制、通信和电源等技术领域都提出了很高的要求。

  中国航天科技集团八院“天问一号”探测器系统副总师兼环绕器总设计师王献忠介绍,研制团队不仅攻克了火星制动捕获、长期自主管理等关键技术难点,更实现了地火间的超远距离测控通信,并将通过环绕探测实现火星全球性、综合性探测,完成火星表面重点地区高精度、高分辨率精细详查。

  临门一脚:制动捕获“踩刹车”

  火星捕获是火星探测任务中技术风险最高、最为重要的环节之一,在火星探测器从地球飞向火星的过程中,能够被火星引力所捕获的机会只有一次。利用火箭助推,探测器获得了摆脱地球引力的能量,使用精心设计的转移轨道,探测器能够最终顺利抵达火星附近。

  然而,受限于携带的推进剂有限,环绕器在抵达火星后,必须把握住唯一的机会对火星进行制动捕获。此次火星探测任务捕获时探测器距离火星仅400公里,而此时探测器相对火星的速度高达4到5公里每秒,一不留神就会撞击火星或飞离,捕获的成功与否成为火星探测任务成败的关键。

  在这一制动捕获过程中,火星环绕器面临诸多挑战。由于捕获时探测器距离地球1.93亿公里,单向通信时延达到10.7分钟,地面无法对这一制动过程进行实时监控,只能依靠探测器自主执行捕获策略。此外,在制动过程中,环绕器需要在自身出现突发状况时自主完成相应处理,最大限度保证火星捕获成功。

  首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰介绍,捕获过程中,火星环绕器需要准确地进行点火制动,如果制动点火时间过长,探测器速度下降过多,探测器就会一头撞上火星,如果制动点火时间过短,探测器速度过快,就会飞离火星从而无法进入环绕轨道,这对环绕器的自主导航与控制提出了极高要求。

  4亿公里:超远距离深空通信

  环火飞行阶段,由于地球和火星的运行规律,探测器距离地球最远达到4亿公里。为了解决超远距离通信问题,火星环绕器装备了测控数传一体化系统,实现了系统重量轻、通信效率高、通信链路可靠的目标。

  为补偿空间衰减,火星环绕器配置了大功率行波管放大器以及大口径可驱动的定向天线,大幅度提高探测器到地球通信能力。

  自主管理:探测火星需要会思考的“大脑”

  通常情况下,环绕地球运行的卫星都是由地面控制中心根据卫星的实时状态和任务要求进行控制的。但火星环绕器由于探测器到地球的距离远,通信延时大,无法完全依靠地面指令对星上出现的突发状况进行实时处理。

  此外,环绕器与地面站通信有其空间的特殊性,导致通信中断(“日凌”)的时间最长可达30天,期间需依靠自身完成长期任务管理,并在出“日凌”后及时调整天线指向,迅速重新与地面建立联系。

  据悉,在此次火星探测任务的关键节点,自主管理同样需要发挥巨大作用。在火星探测器进行环绕器与着陆巡视器分离时,环绕器需在短时间内完成3次调姿和2次变轨,对姿态及位置测量及控制精度要求非常高。正是依靠自主在轨管理系统,火星环绕器才能够精准、及时地完成与着陆巡视器的分离。

  多样载荷:给火星拍个“中式定妆照”

  此次火星环绕器上共搭载7种有效载荷,可对地火转移空间、火星轨道空间、火星表面及其次表层开展科学探测,获取行星际射电频谱数据、火星表面图像、火星地质构造和地形地貌、火星表层结构和地下水冰分布、火星矿物组成与分布、火星空间磁场环境、近火星空间环境和地火转移轨道能量粒子特征及其变化规律。

  其中中分辨率相机可对火星全球开展地形地貌普查,高分辨率相机可对火星重点地区开展局部高分辨率地形地貌详查,将为火星拍下来自中国的“定妆照”。

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