火星三國演義迎高潮 「希望號」一馬當先進入環火軌道

北京時間2月10日凌晨,阿聯酋的希望號火星探測器經過6個多月的飛行,成功進入火星軌道,正式開啟火星探測任務,成為今年中國、美國、阿聯酋三國火星探測任務中首先抵達火星軌道的探測器,也為今年阿聯酋成立50周年獻上了一份大禮。

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希望號火星探測器模擬圖

阿聯酋「希望號」火星任務團隊科學家艾哈邁德·哈馬迪表示,「希望號」最終將運行在近地點2萬公里、遠地點4.3萬公里的橢圓軌道上,對包括火星大氣等在內的環境進行探測。那麼,「希望號」是一個怎樣的探測器呢?

阿拉伯世界首個火星探測器

「希望號」於2020年7月20日05時58分,由日本H-2A運載火箭發射升空。該探測器是阿聯酋乃至阿拉伯世界的第一個火星探測器,重量為1.5噸,它的探測載荷均由美國包辦研製,探測器總裝製造也由美國科羅拉多大學大氣和空間物理實驗室(LASP)負責,阿聯酋團隊深度參與了研製工作。

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阿聯酋科研人員實時關注「希望號」傳回的入軌信號

火星三國演義迎高潮 「希望號」一馬當先進入環火軌道

「希望號」成功進入火星軌道

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2月8日,「希望號」抵達火星前夕,迪拜點亮地標

「希望號」的科學任務相當獨特,這項任務代表了阿拉伯世界邁向深空探測的雄心。說到阿拉伯世界,除了宗教特色外,大家更熟悉的是該地方石油資源豐富,但缺乏發展其他產業尤其是製造業的動力。不過,石油畢竟是不可再生資源,阿拉伯世界也不乏有識之士,正在努力開展科學研究,力爭發展高科技產業,改變「土豪」暴發戶的形象。

2014年7月,阿聯酋總統扎伊德宣布,阿聯酋將啟動火星探測器項目,該探測器被稱為阿聯酋火星任務(EMM),將用於研究火星大氣和氣候。

阿聯酋副總統兼總理拉希德之前表示,EMM是對後代實實在在的投資,它不僅將對人類(火星)知識作出貢獻,也是阿拉伯文明的一個里程碑。

雖然EMM大小和重量在人類火星探測器中並不出眾,但將激勵數以百萬計的阿拉伯年輕人,鼓勵其創新和科學研究,因此,阿聯酋特意將該探測器命名為「希望號」。

「借雞下蛋」跟着學

由於阿聯酋沒有雄厚和扎實的航天技術基礎,「希望號」的研製只能「借雞下蛋」。

「希望號」的3個載荷中,探測成像儀由LASP負責,阿聯酋穆罕默德•本•拉希德空間中心參與研製;火星紅外光譜儀由美國亞利桑那大學和阿聯酋的拉希德空間中心合作研製;火星紫外光譜儀由美國LASP研製。值得一提的是,「希望號」的總裝工作也由LASP負責完成,因此,阿聯酋在該項目中的參與度並不高。

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「希望號」攜帶的3個載荷

這也屬於正常現象,阿聯酋第一次開展深空探測,又沒有相應的技術基礎,出錢請高手做,自己參與跟着學,這本就是合理的道路,等到熟悉了管理和組織流程,再引進技術建立基礎,才會有自己獨立研製探測器的可能。

阿聯酋的衛星工業就是這樣起步的。2006年,阿聯酋的拉希德空間中心和韓國合作研製第一顆衛星,10多年來先後發射了Nayif-1納衛星以及迪拜星1號和2號遙感衛星,2018年10月還發射了完全由阿聯酋設計和生產的哈利法衛星。「希望號」可以看做是阿聯酋在深空探測領域從學習、引進到自主研製道路的開始。

「希望號」不僅在高科技領域有着先導作用,在社會發展上也有不小的示範作用。該探測器的阿聯酋研製團隊包括150名工程師,他們的平均年齡只有35歲,而且其中1/3為女性工程師,這在由於傳統文化等原因導致女性難以「拋頭露面」的阿拉伯世界尤其難能可貴。

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參與「希望號」研製的阿聯酋工程師

其中,「希望號」的幕後功臣是一位年僅35歲的女性。她叫莎拉·阿米里,是阿聯酋內閣的先進科學大臣,同時也是阿聯酋航天局、科學家理事會的主席,以及本次火星探測任務的副指揮。

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「希望號」副指揮莎拉·阿米里

阿米里接受媒體采訪時表示,「希望號」能夠激勵國家,讓民眾仰望星空,展開對未來的想象。

探測器獨具特色

「希望號」包括探測器設計、研製、地面系統和發射服務,總共耗資約2億美元。

該探測器由拉希德空間中心牽頭策劃和管理,項目自2014年公開啟動以來,成為新一代阿拉伯科學家和工程師的「催化劑」。

在「希望號」的研製中,拉希德空間中心以此前成功發射的迪拜遙感星和哈利法衛星為基礎,和美國聯合研製了探測器平台以及3個探測載荷,為掌握深空探測技術打下了基礎。

該探測器的太陽能電池板供電能力約600瓦,平台和載荷耗電量約480瓦,它裝有一個1.5米直徑的高增益天線和3個低增益天線,X波段通信帶寬可達1.6兆。

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「希望號」安裝的太陽能電池板

雖然「希望號」是阿聯酋的第一個火星探測器,但它有美國科研機構的鼎力相助,科研起點並不低。

另外,「希望號」攜帶的探測多光譜相機分辨率為8公里,用於探測水、冰、沙塵暴、氣溶膠和火星大氣逃逸等現象,主要服務於火星大氣探測;紅外光譜儀分辨率300公里,一周能對火星進行60次觀測,用於觀測沙塵暴、水汽和冰雪,研究火星水循環和氣候問題;紫外光譜儀工作波段100-170納米,主要用於測量火星熱層,以及氣態氫和氧從火星大氣逃離的情況。

總的說來,「希望號」的探測載荷主要用於研究火星大氣動力學數據,和美國的MAVEN探測器非常相似,不過它的具體測量和研究范圍又和MAVEN存在差異,兩者可以說是具有互補性。

獨具一格的軌道設計

「希望號」的軌道設計獨具一格,它的軌道轉移時間為211天,隨後變軌插入火星軌道,在捕獲軌道上運行2個多月後,最終進入近地點2萬公里、遠地點4.3萬公里的橢圓軌道。 

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「希望號」的設計壽命為2年,延長壽命2年,預計2025年結束任務。該探測器使用了前所未有的獨特軌道,其工作軌道的近地點甚至比插入火星軌道時的近地點還要高很多,這就意味着任務結束千百年後,它也不會落到火星上,避免了對火星可能造成的污染。更重要的是,高軌道也有助於探測器居高臨下,更好地對火星大氣進行全面觀測和研究。

總之,「希望號」着眼於火星大氣研究,獨特的軌道和載荷將得到前所未有的火星大氣數據,填補人類探測火星的空白。同時,它將幫助科學家首次建立全面的火星大氣層模型,有助於解決諸如火星大氣如何逃逸等關鍵問題,加深人類對火星的了解。

文/尼摩

編輯/唐明軍

審核/楊建 楊蕾 

監制/索阿娣

來源:cnBeta