最近十年,中国在航天领域接连取得大捷,探月工程四战四捷,收获满满, 还创造了诸多第一!
2017年1月,国家航天局副局长吴艳华表示,我国未来深空探测工程将实施四次重大任务,中国的深空探测将由月球探索挺进太阳系深处。
这四次任务分别是:
2020年发射首个火星探测器,一次实现火星环绕和着陆巡视探测;
实施第二次火星探测任务,进行火星表面采样返回,开展火星构造、物质成分、火星环境等科学分析与研究;
进行一次小行星探测;
规划一次木星和行星的探测。
根据《2016中国的航天》白皮书,中国将继续实施好载人航天、月球探测、北斗导航、高分辨率对地观测系统等已有航天重大专项,同时将启动一批新的航天重大工程,其中包括以火星探测为代表的深空探测工程。按计划,我国将用15年时间,建成先进开放的航天工业体系和空间基础设施,到2030年左右跻身航天强国之列。
四次任务,聊聊百十字,既给航天迷以无尽遐想,又令人捉摸不透!
尤其是“木星探测”区区的十二个字,引起诸多猜测…… “什么时候发射?”“什么时候抵达?”“用什么火箭?”“难道是Flyby?”
2年零8个月过去了,现在笔者来盘点下这“四次深空探测”的近况和发展!
首先,按照四次探测的执行顺序,先是2020年火星探测器,然后是2022年小行星探测器,再则是2028年火星采样,最后是2029年木星探测。这里工程难度最高的应该是“火星采样返回”,大概率会拖到“木星探测”之后。
中国火星探测计划于2016年1月11日正式批准立项!
运载火箭:长征五号
发射质量:4500kg
目前状态:已立项
按照计划,2020年7月23日发射,地火转移7个月,2021年2月11日抵达并环绕火星。2021年4月23日两器分离,落火。
减速总需求4.8km/秒,气动+降落伞+动力悬停+支撑腿缓冲。9个火星日后,火星车驶上火星表面。
火星探测器发射质量4500kg,进入质量1285kg,火星车240kg。
轨道器最终工作段,近火点265km,轨道周期8.2h,轨道倾角86.9度。
“火星测控”70米口径天线是中国科学院国家天文台在建的火星探测数据接收系统中口径最大的天线!它将同已建成的北京密云站GRAS-1天线(天线口径50米)和GRAS-3(天线口径40米),云南昆明站GRAS-2天线(天线口径40米)成为探索宇宙奥秘的顺风耳天线四兄弟。
在首次火星探测任务的过程中,将突破火星制动技术,环绕技术,进入、下降与着陆技术(EDL),以及火面巡视技术等关键技术。其中,EDL 是最为关键的环节。我国首次火星探测任务将采用“弹道-升力式”进入方式,利用新型的盘缝带伞进行减速,并采用着陆缓冲机构实现着陆缓冲,完成EDL 任务。目前,首次火星探测任务研制工作进展顺利。通过首次火星探测任务的研制与实施,有望使我国成为世界上第一个在首次任务中即实现火星“绕、落、巡”的国家。
中国小行星探测计划于2019年4月20日正式批准立项!拟命名“郑和号”。
运载火箭:长征三号乙
发射质量:3000kg
目前状态:已立项
古有郑和下西洋,今有郑和再探星辰大海!
即通过一次发射,先后完成对一颗近地小行星的取样返回以及针对一颗主带彗星的绕飞探测。一次探测两个天体,这是出于成本和效率的考虑。
“郑和号”
2022.05 火箭发射
2022.10 深空机动
2023.05 交会2016HO3
绕飞探测+附着采样
2024.05 起飞
2024.11 地球再入
2024.11 地球借力
2025.12 火星借力
2031.11 交会133P
2032.05 绕飞探测
2016HO3:第五颗地球特洛伊小行星,十米级小行星的采样返回。2016年被发现,由于公转周期与地球相近,也被称为地球的准卫星。
133P/Elst-Pizarro:第一颗主带彗星,小行星编号7968。1979年被发现,最开始,133P被当成了小行星,直到后来掠过近日点时露出了彗尾,人们这才反应过来它是一颗周期彗星。没错,它是混在小行星带的彗星,很罕见!
此次探测任务若能顺利完成,将会创造数个第一!
“中国木星探测”
运载火箭:长征五号
发射质量:5000kg
目前状态:尚未立项
此任务预计于2030年左右实施,重点目标是实现木星、木卫四的环绕探测,目的是获取木星系和行星际的科学探测数据。探测任务由木星系探测器和行星际穿越器组成。
任务实施的具体思路是这样的:在到达木星前,行星际穿越器与木星系探测器分离,行星际穿越器在木星借力后飞往天王星,开展行星际穿越探测,同时木星系探测器在实施轨道机动后开展木星及木卫四探测。之所以探测木卫四,原因就是木卫四上面极有可能存在生命,这也是目前行星际探测的热点之一。
根据最新资料,探测器由木星系环绕器和行星际飞越器组成,总质量 5000kg,其中木星系环绕器质量 4000 kg,行星际飞越器 1000kg。
地木转移阶段,考虑地球(E)、地球-金星(EV)、金 星-地 球-地 球(VEE)和 金 星-金 星-地 球(VVE)四种借力序列,择优选择;发射日期选择在 2030 年前后,木星借力之后的行星飞越目标选择天王星,且约束探测器在 2049 年之前飞越目标;
- “中国木星探测”
2029-09-25发射
第 1 次借力
2030-04-04金星借力
第 2 次借力
2031-02-18地球借力
第 3 次借力
2033-05-26地球借力
2035-12-23到达木星
2046-02-17到达天王星
- 【木星捕获】
2035-12-23
第 1 次深空机动(DSM1)
2036-10-23二十五次飞越木卫四
第 2 次深空机动(DSM2)
2038-02-16三次飞越木卫三
第 3 次深空机动(DSM3)
2038-04-26三次飞越木卫二
第 4 次深空机动(DSM4)
2038-07-13三次飞越木卫一
“火星采样返回”
运载火箭:长征九号
发射质量:>25000kg
目前状态:尚未立项
四项深空探测,工程难度最高的应该就是“火星采样返回”,大概率会拖到“木星探测”之后。暂时也没有相关论文。
火星采样分为两种,一种是火星大气的采样,绕一圈就跑!第二种就是火星土壤的采样!
之前,有人计算若要完成火星采样,需要具有往火星地表投送15-20吨物体的能力,换算成近地轨道运力约130吨-140吨左右,相当于载人登月的规模了。
【顶层大气采样】
【NASA的火星上升器】比姚明高一点。
结尾:
今年9月,探月之父叶培建院士给自己定了一个目标:“今年和同事们把嫦娥五号做好,明年把火星做好,同时把小行星的工程立项做好。这是我75岁以前的任务,至于75岁以后呢,看发展再定指标吧。”
叶老今年已经74岁了。为表彰他在空间科学技术领域的卓越贡献,国际天文学联合会国际小行星中心将编号“456677”的小行星命名为“叶培建星”。