我國有望在2013年實現火星探測器發射

　　這是記者從10月21日舉行的CAST空間技術論壇上獲悉的。當日，以火星探測為主題的CAST空間技術論壇在中國空間技術研究院舉行，我國航天領域的主要專家聚集一堂，共同商討我國自主火星探測問題。

　　中國科學院院士葉培建認為：“在我國順利實施繞月探測，并按照規劃啟動后續‘落月、采樣返回’的同時，研究組提出中國深空探測的2030年前的路線圖，即逐步開展覆蓋整個太陽系的深空探測的活動。月球探測是深空探測的第一步，而火星探測將是行星際探測的開端。”

　　月球和火星無疑已成為當代深空探測的重點領域，美、蘇兩國在1958年首次發射月球探測器3年之后，于1961年發射了火星與金星探測器，截至目前，人類對太陽系的探測共進行251次，其中火星探測共有42次。

　　中國科學院院士歐陽自遠認為，總結人類火星探測，主要有三大科學任務：一是探測現在火星生命活動的信息；二是探測與研究火星的演化及其與類地行星的比較研究，為太陽系的起源與演化研究提供新的科學論據；三是探討火星的長期改造與今后大量移民建立人類第二個棲息地的前景。

　　“探測火星的總目標是為人類社會的持續發展服務。”歐陽自遠認為，我國開展火星探測同樣應有明確的科學目標。

　　“我國的首次火星探測應在確保工程的實施與安全的前提下，并具有合理、先進、可行、有創新性和特色的科學目標，對火星開展全球性、整體性和綜合性的探測，為研究火星與類地行星的演化積累科學證據。”

　　歐陽自遠列舉了我國首次火星探測的四大科學目標及載荷需求，一是探測火星表面地形地貌及其變化，實現這一目標需要高分辨率立體彩色成像儀和激光高度計兩種載荷；二是火星表面礦物巖石分布調查和資源分析，主要利用中遠紅外光譜輻射計；三是火星表面和大氣中的水或水冰探測與研究，需要利用高分辨率立體彩色成像儀，紫外、紅外大氣光譜儀或行星傅里葉光譜儀；四是火星物理和大氣層探測，主要利用紅外大氣光譜儀或行星傅里葉光譜儀，紫外光譜儀和磁力計。

　　“我國深空探測的戰略方向與發展規劃必須與嫦娥一、二、三期工程有機結合，相互促進，協調發展，形成我國統一的深空探測國家戰略與發展計劃。”歐陽自遠認為，我國有能力在實現繞月探測之后，力爭于2013年開展首次繞火星探測，相繼開展金星及小行星探測；在實現月面軟著陸與月球車巡視探測的基礎上，可適時開展首次火星軟著陸與火星車巡視探測；在實現月球自動采樣返回（2017年）的基礎上，發射火星軟著陸器探測與自動采樣返回（2019年）。

　　葉培建也介紹，在2030年我國深空探測發展戰略中，在統籌考慮的原則下，已建議在技術層面以兩條相互關聯、又各有特色的主線發展，即以火星為主要探測目標，以科學探索和技術推動為宗旨的行星際探測主線，及以月球探測為目標，以完善月球探測技術和體系，開展月球科學和資源利用為宗旨的月球探測主線。

　　葉培建認為，作為一項自主設計、開拓性的復雜航天工程，火星探測必然面臨許多新問題的挑戰，火星探測應充分繼承繞月探測工程成功實施所奠定的基礎，降低風險，確保探測任務成功實施。

　　“我國深空探測發展的指導思想是‘在立足自身的原則下開展國際合作’。”在談到火星探測若干工程問題時，葉培建強調了我國火星探測應堅持獨立自主的原則。

　　葉培建認為，通過火星探測器的自主研發，可突破自主導航定位、2～3個天文單位距離的測控通訊、70天以上自主生存、火星環境工程參數等深空探測共性關鍵技術，是我國未來深空探測規劃中承前啟后的關鍵環節。

　　堅持獨立自主并不等于否定國際合作。葉培建指出，從長遠觀點來看，深空探測任務是探索人類共同關心的起源和發展等深刻問題，因而具有很強的開放性，與應用衛星、載人航天等領域相比，更有利于開展國際合作；從技術層面，如全球測控、數據接收、部件配置等看，也需要廣泛的國際合作。

　　在世界各國已實施的深空探測項目中，國際合作都是一個重要方面，如卡西尼—惠更斯號的卡西尼軌道器是由NASA研制，惠更斯著陸器則由歐空局研制；歐空局的“火星快車”探測器與NASA“勇氣號”和“機遇號”實現了通信中繼；印度月船探測器上攜帶了NASA提供的Mini-SAR和歐空局研制的相機。而在今后各國的規劃中，也非常注重國際合作。

　　盡管如此，深空探測領域仍是一個充滿競爭的領域，在開展國際合作的同時，世界各國都很關心維護自身利益，力圖提高自身的技術實力，擺脫核心技術、元器件、經費和進度受制于人的局面。

　　“只有獨立自主地具備了進入了空間、探索空間的能力，才能掌握國際合作的主動權，充分利用深空探測平臺，在國際合作中吸取他人的先進經驗和技術，與國際共享探測成果。”葉培建認為。

　　對于國際合作，葉培建認為，形式可以靈活多變。如在科學目標方面，火星探測科學目標與國際項目互補，交換探測成果；提供新技術驗證平臺，開展國際上深空新技術搭載和驗證；根據科學目標，在國際范圍優選先進載荷，分享探測成果；在立足國內測控的前提下，尋求國外測控站支持。

　　“作為探索外層空間的關鍵環節，火星探測符合我國航天事業的戰略方向，也是作為一個世界航天大國的必然發展趨勢，中國已具備自主火星探測能力。”葉培建表示。

　　北京跟蹤與通信技術研究所副所長董光亮在談到火星測控與通信系統研究問題時介紹，根據我國探月工程二、三期深空測控網的建設和規劃情況，預計2012年建設完成的新疆喀什地區35米S/X/Ka三頻段深空站和佳木斯64米S/X雙頻段深空站，將實現我國深空探測器60%左右的測控覆蓋。

　　規劃中的南美洲深空站建成后，將實現我國深空探測的全球布站，對深空探測器的深空覆蓋率可達到90%以上，并可通過與ESA在澳大利亞和西班牙的深空聯網進行長基線的ΔDOR干涉測量。

　　“我國兩個深空站建成后，將具備支持自主火星探測任務測控通信的基本能力。”董光亮表示。

　　在火星探測器方面，中國空間技術研究院總師黃江川詳細介紹了我國首次自主火星探測的火星探測器研究方案。

　　對火星開展全球性探測將是我國首次自主火星探測的首選。基于這一思路，已確定了我國首次自主火星探測的4項工程目標，主要包括：建立獨立自主的火星環繞探測基本工程系統；獲取第一手火星測量數據，開拓我國行星科學研究領域；突破深空探測共性關鍵技術，實現由月球探測到火星探測的技術跨越；對基于探月工程的成熟技術進行創新，確保研制周期與可靠性，使我國成為第4個獨立并成功實施火星探測的國家。

　　在軌道設計方面，基于衛星平臺的現實基礎和長征三號乙火箭的發射能力，目前可供選擇的地火轉移軌道是采用能量最省的霍曼轉移方式實現。

　　“對火星探測器的變軌能力與運載發射能力等因素的研究表明，我國有望在2013年11月實現火星探測器的發射。”黃江川表示。

　　整個火星探測任務的規劃為：運載直接將探測器送入地火轉移軌道，在地火轉移軌道上探測器需經歷約10個月的星際飛行；經過2到4次中途修正，最后實施火星軌道捕獲；實現火星捕獲后，探測器進入環繞火星運行的大橢圓軌道；在之后的1～2個月之內，探測器對捕獲后的軌道進行調整，最終形成使命軌道，并在此軌道上開展為期1～2年的火星探測。

　　而火星探測器也將以嫦娥一號衛星平臺為基本型，探測器發射質量約為2350千克，干重1040千克，攜帶約110千克的有效載荷，在環繞火星的橢圓軌道上進行科學探測。

　　中國工程院院士龍樂豪則透露，我國研究人員已開始著手重型運載火箭的研制工作。目前我國已形成了基于大推力液氧煤油發動機和基于大推力固體助推器的兩種重型運載火箭總體技術方案。

　　兩種構型的重型火箭長度將達到100米級，火箭起飛重量達到4000噸級，起飛推力達到5000噸級，初步彈道計算結果表明，兩種方案的LEO運載能力將超過130噸。

　　“載人登月、無人火星探測、載人登火及其他深空探測及空間開發等，都將是重型運載火箭的需求方向。”龍樂豪表示。