人民網
人民網>>科技

“天問一號”一次性實現三大任務有多難?

2020年07月23日13:27 | 來源:人民網-科技頻道
小字號

人民網北京7月23日電(趙竹青)7月23日12時41分,我國首個火星探測器“天問一號”由長征五號運載火箭在海南文昌航天發射場成功發射。升空后,它將經歷7個月左右的長途跋涉,到達火星並開展環繞和巡視探測。

中國首次火星探測任務要一次性實現“環繞”“著陸”“巡視探測”三大任務,這在世界航天史上絕無僅有,難度可想而知。那麼,在奔向火星的圓夢之旅上,“天問一號”究竟面臨哪些難點和風險呢?讓我們細細盤點一下探火路上的溝溝坎坎吧。

第一道難關:任務起點高,技術跨度大

截至今年6月底,世界各國舉行了44次火星探測活動,但任務成功概率隻有50%左右。由此可見,火星探測任務本身固有的風險非常大。

而中國的火星探測任務要一次實現繞、落、巡目標。“這在世界上從來沒有哪個國家一次同時實現,任務難度非常大。”航天科技集團五院火星探測器總設計師孫澤洲如是說。

據航天科技集團五院深空探測專家介紹,此次我國火星探測任務的發射規模非常大,著陸有效質量僅次於美國的“好奇號”,環火探測與國際水平相當﹔探測器研制中,關聯性異常復雜﹔首次地外有大氣天體進入面臨諸多技術挑戰,比如在軌道、氣動、防熱、大帆面降落傘等近十個方面,在設計上都要實現新的技術突破和技術跨越。

第二道難關:設計約束新,不確定性大

面對遙遠而未知的星球,“天問一號”奔赴火星的旅程中不可避免地要經受新環境的考驗。

現有資料顯示,火星上稀薄大氣、風場、塵暴、火面地形地貌等,基礎數據非常少,而且不確定性大,嶄新的行星際空間環境使得原本風險極高的探測任務難度更上一層樓。

而最長旅途高達4億公裡的遠距離以及大時延等火星新約束條件,對探測器自主能力要求非常高,對於火星成功進入和著陸、測控通信、火星車能源、熱控、火面移動等一系列設計,以及電子產品的工藝、環境適應性等方方面面帶來巨大挑戰和不確定性。

第三道難關:關鍵技術多,攻關難度大

據了解,在此次火星探測任務中,關鍵性、唯一性且不可逆的環節非常多,如近火捕獲制動、器器分離、進入/下降/著陸、火星車釋放分離等關鍵技術多。

“我們這次火星探測任務最核心、最難的地方,就是探測器進入火星大氣后氣動外形和降落傘減速的過程,隻有一次機會,必須確保成功。”對於“探火”任務,總師孫澤洲有著冷靜而清晰的認識。

對此,研制團隊專門設計了全新氣動外形、新型降落傘等,這些關鍵技術攻關難度極大。

第四道難關:驗証任務重,試驗難度大

記者了解到,此次“天問一號”火星探測器上,有很多新技術是原來衛星或者探測器沒有使用或者遇到過的。

因此,為了確保探測器的可靠性,研制團隊開展了大量的試驗驗証,除了常規的力、熱等試驗外,還要完成氣動外形,防熱燒蝕,懸停避障、緩速下降及著陸,火星車內場、外場等系統、分系統及單機級專項試驗,驗証任務極其繁重。

據航天科技集團五院深空探測專家介紹,這些專項試驗不但試驗方法、方案確定難,而且火星環境模擬、試驗實施、試驗結果判定等難度也很大。此外,試驗驗証的充分性、有效性、覆蓋性以及試驗仿真驗証的難度也極大。

然而,多重困難疊加並沒有嚇退火星探測研制團隊,設計師們爭分奪秒地開展了大量試驗驗証和各項任務准備工作,為“天問一號”探火之旅鋪平了道路。

第五道難關:研制周期緊,進度風險大

我國火星探測起步較晚,所以從任務立項伊始,研制團隊就一直在奔跑。2016年初探火任務正式批復立項﹔2016年7月,火星探測器研制轉入初樣﹔2016年底,探測器完成全部關鍵技術攻關和詳細設計……此后,研制團隊一路馬不停蹄,在短短4年多的時間內完成了從產品研制驗証到待命出廠再到按計劃發射。

期間,方案與初樣、初樣與正樣工作全面交叉、並行,為此,主線任務一刻不停、提前銜接,進度和技術風險高度耦合,全線全程超長工作,這對風險管控提出了極高的要求。

此外,火星探測任務屬於我國航天重大工程任務,參研單位多達幾百家,多線並行、多地並進、多種狀態流程串並行,銜接關系極其復雜,協調管理和資源保障難度極大,進度與質量風險統籌把控難度極大。

“但是,正因為有壓力,才能帶來技術的進步。”孫澤洲說。為此,研制團隊發揮全國大協作精神,精心策劃、精准實施,探測器各系統和全體參研參試人員按照“高質量、高效率、高效益”的要求開展工作,確保我國首次火星探測任務的順利進行。

(責編:趙竹青、呂騫)

分享讓更多人看到