中国首次火星探测任务总设计师张荣桥的思索

齐芳

2017年09月21日08:43  来源:光明日报
 
原标题:中国首次火星探测任务总设计师张荣桥的思索

  探索深空,人类不仅要克服已知困难,更要面对很多未知——我们甚至不知道深空中有哪些我们还不知道。那么,人类能在深空中走多远?中国首次火星探测任务总设计师张荣桥有很多思索。

  思考一:科学目标——想得到什么新发现和新认识?张荣桥介绍,几十年来的深空探测,获得了很多重大发现,极大地丰富了人类对宇宙特别是太阳系的认识。获得科学发现越来越成为深空探测可持续发展的驱动力,那么在这种情况下,中国进行深空探测,有必要先搞清楚哪些已经被验证了,我们再做要有什么特点,中国要做什么原创性的探索。只有搞清楚我们的科学目标,才能有的放矢。

  思考二:科学载荷——想得到的能不能得到?深空探测的重点是空间环境、物质成分、内部构造、表面形貌等,需要得到电、磁、力、温度等要素。张荣桥说,那么我们就要考虑研发什么样的有效载荷来实现科学目标。比如,要不要开发新的测量机理、方法?能不能做到小型化、多功能化、智能化?

  思考三:环境及其适应性——能否可靠到达和生存?张荣桥介绍,为了面对诸多未知,我们不仅要更多地了解行星的电磁特性、力学特性等情况,还要对工程技术进行研发,比如开发、完善元器件、原材料、轨道设计和控制等,才能确保工程可实现。

  思考四:大推力火箭——能否准时出得去?深空探测器需要脱离地球引力,而实现着陆、采样返回等任务需要更大质量的探测器。“受天体运行规律影响,发射机会难得,比如火星探测每隔26个月才有一次机会。”张荣桥说,“火箭的运载能力直接决定了能以多大能力出去。因此,要研发大推力火箭,并探索能否实现零窗口发射。”

  思考五:自主导航控制——能否找到自己的路?深空探测的飞行可能需要几年甚至几十年,星地距离延伸至几亿甚至几十亿公里,星地时延将达到数小时。“在茫茫星空,探测器怎么找到自己的路?”张荣桥说,除了星际航行轨道设计,我们还需要新型导航方法和导航敏感器,并实现探测器的自测量、自计算、自诊断和自恢复。

  思考六:数据传输——天地通信能否畅通?张荣桥介绍,星地距离的增大让数据传输信号的空间衰耗呈指数增大,如何确保数据传输的有效性和安全性,就成为制约深空探测的瓶颈。他认为,除了要提高星上发射能力,例如搭载高效发射机、可展开星载天线等,也要加强地面接收能力,同时可以尝试不同频段的组合。

  思考七:能源与动力——能否另辟蹊径?“探索木星及木星以远,太阳辐照强度不足以满足卫星能源需求,而化学推进面临长期储存等难题。”张荣桥说,因此需要研究新的能源和动力方式,例如高效光电转换材料、空间核电源、电推进等。

  围绕这些问题,中国科学家正在努力研究。张荣桥说:“走出地球摇篮,是人类与生俱来的秉性和精神追求。我们生活在一个伟大的时代,见证和分享了航天发展给人类带来的福祉,也必将创造新的辉煌。”

  (光明日报北京9月20日电)

  《光明日报》( 2017年09月21日 09版)

(责编:张歌、申宁)

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