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【新知】成功！多次推遲的阿聯(lián)酋希望號(hào)火星探測(cè)器率先發(fā)射升空

陳曉　2020年07月13日 14:32

7月20日05時(shí)58分，日本在種子島航天中心使用H-2A運(yùn)載火箭，成功將阿聯(lián)酋的希望號(hào)火星探測(cè)器發(fā)射升空，計(jì)劃2021年阿聯(lián)酋成立50周年時(shí)進(jìn)入火星軌道。

實(shí)際上，原定于7月15日發(fā)射的“希望號(hào)”，因?yàn)樘鞖獠患淹七t到7月17 日發(fā)射，隨后又將發(fā)射時(shí)間推遲到現(xiàn)在。那么，“希望號(hào)”發(fā)射為何一推再推，它到底是怎樣的一個(gè)探測(cè)器，此行的任務(wù)又是什么呢?

阿拉伯世界的希望

“希望號(hào)”是阿聯(lián)酋乃至阿拉伯世界的第一個(gè)火星探測(cè)器，美國(guó)科研機(jī)構(gòu)包辦了3個(gè)載荷和探測(cè)器的總裝，而探測(cè)器發(fā)射則選中了日本的H-2A火箭。

希望號(hào)火星探測(cè)器模擬圖

H-2A火箭發(fā)射的成功率相當(dāng)高，但它只能從日本種子島航天發(fā)射中心發(fā)射。夏天日本南部雨水很多，種子島發(fā)射場(chǎng)受天氣影響較大。“希望號(hào)”原定于7月15日發(fā)射升空，但距離發(fā)射還剩十幾個(gè)小時(shí)之際，日方和阿聯(lián)酋聯(lián)合發(fā)布消息稱(chēng)，由于發(fā)射場(chǎng)氣候不佳，連續(xù)降雨，本次火星探測(cè)器發(fā)射時(shí)間推遲，隨后公布發(fā)射時(shí)間為7月17日。沒(méi)過(guò)多久，他們又將發(fā)射時(shí)間推遲到現(xiàn)在。

“希望號(hào)”是一個(gè)重1.5噸的探測(cè)器，它的探測(cè)載荷均由美國(guó)包辦，探測(cè)器總裝制造也由美國(guó)科羅拉多大學(xué)大氣和空間物理實(shí)驗(yàn)室(LASP)負(fù)責(zé)，阿聯(lián)酋團(tuán)隊(duì)深度參與了研制工作。該探測(cè)器的科學(xué)任務(wù)相當(dāng)獨(dú)特，這項(xiàng)任務(wù)代表了阿拉伯世界邁向深空探索的雄心。

希望號(hào)火星探測(cè)器前往火星的軌道示意圖

說(shuō)到阿拉伯世界，除了宗教特色外，大家更熟悉的就是那個(gè)地方石油資源豐富，卻缺乏發(fā)展其他產(chǎn)業(yè)、尤其是制造業(yè)的動(dòng)力。不過(guò)，石油畢竟是不可再生資源，阿拉伯世界也不乏有識(shí)之士，正在努力開(kāi)展科學(xué)研究，力爭(zhēng)發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)，改變“土豪”暴發(fā)戶(hù)的形象。

2014年7月，阿聯(lián)酋總統(tǒng)扎伊德宣布，阿聯(lián)酋將啟動(dòng)火星探測(cè)器項(xiàng)目，該探測(cè)器被稱(chēng)為阿聯(lián)酋火星任務(wù)(EMM)，將用于研究火星大氣和氣候。

阿聯(lián)酋副總統(tǒng)兼總理拉希德表示，EMM是對(duì)后代實(shí)實(shí)在在的投資，它不僅將對(duì)人類(lèi)(火星)知識(shí)作出貢獻(xiàn)，也是阿拉伯文明的一個(gè)里程碑。雖然EMM大小和重量在人類(lèi)火星探測(cè)器中并不出眾，但將激勵(lì)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的阿拉伯年輕人，鼓勵(lì)其創(chuàng)新和科學(xué)研究，阿聯(lián)酋官方特意將該探測(cè)器命名為希望號(hào)。

阿拉伯世界并沒(méi)有雄厚和扎實(shí)的航天技術(shù)基礎(chǔ)，“希望號(hào)”的研制只能“借雞下蛋”。

科研人員檢查希望號(hào)火星探測(cè)器設(shè)備

“希望號(hào)”的3個(gè)載荷中，探測(cè)成像儀由LASP負(fù)責(zé)，阿聯(lián)酋穆罕默德?本?拉希德空間中心參與研制;火星紅外光譜儀由美國(guó)亞利桑那大學(xué)和阿聯(lián)酋的拉希德空間中心合作研制;火星極紫外光譜儀由美國(guó)LASP研制。值得一提的是，“希望號(hào)”的總裝工作也由LASP來(lái)負(fù)責(zé)完成。

這樣看起來(lái)，阿聯(lián)酋在該項(xiàng)目中的參與度并不高。不過(guò)這毫不意外，阿聯(lián)酋第一次開(kāi)展深空探測(cè)，又沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)，出錢(qián)請(qǐng)高手做，自己參與跟著學(xué)，這本就是合理的道路，等到熟悉了管理和組織流程，再引進(jìn)技術(shù)建立基礎(chǔ)，才會(huì)有自己獨(dú)立做探測(cè)器的可能。

阿聯(lián)酋的衛(wèi)星工業(yè)就是這樣起步的。2006年，阿聯(lián)酋的拉希德空間中心和韓國(guó)合作研制第一顆衛(wèi)星，10多年來(lái)發(fā)射了Nayif-1納衛(wèi)星以及迪拜星1號(hào)和2號(hào)遙感衛(wèi)星，2018年10月還發(fā)射了完全由阿聯(lián)酋設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的哈利法衛(wèi)星?！跋Ｍ?hào)”可以看做是阿聯(lián)酋在深空探測(cè)領(lǐng)域從學(xué)習(xí)、引進(jìn)到自主道路的開(kāi)始，是阿聯(lián)酋航天領(lǐng)域的新希望。

參與希望號(hào)火星探測(cè)器研制的阿聯(lián)酋工程師

“希望號(hào)”不僅在高科技領(lǐng)域有著先導(dǎo)的作用，在社會(huì)發(fā)展上也有不小的示范作用。該探測(cè)器的阿聯(lián)酋團(tuán)隊(duì)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，這在由于傳統(tǒng)文化等原因?qū)е屡噪y以“拋頭露面”的阿拉伯世界尤其難能可貴，也預(yù)示著社會(huì)變革的希望。

獨(dú)具特色的探測(cè)器

“希望號(hào)”由拉希德空間中心牽頭策劃和管理，項(xiàng)目自2014年公開(kāi)啟動(dòng)以來(lái)，成為新一代阿拉伯科學(xué)家和工程師的“催化劑”。在“希望號(hào)”的研制中，拉希德空間中心以此前成功發(fā)射的迪拜遙感星和哈利法衛(wèi)星為基礎(chǔ)，和美國(guó)聯(lián)合研制了探測(cè)器平臺(tái)以及3個(gè)探測(cè)載荷，為掌握深空探測(cè)技術(shù)打下了基礎(chǔ)。

該探測(cè)器的太陽(yáng)能電池板供電能力約600瓦，平臺(tái)和載荷耗電量約480瓦。它裝有一個(gè)1.5米直徑的高增益天線和3個(gè)低增益天線，X波段通信帶寬可達(dá)1.6兆。

科研人員檢查希望號(hào)火星探測(cè)器設(shè)備

雖然“希望號(hào)”是阿聯(lián)酋的第一個(gè)火星探測(cè)器，但它有美國(guó)科研機(jī)構(gòu)的鼎力相助，科研起點(diǎn)并不低?！跋Ｍ?hào)”的探索多光譜相機(jī)分辨率為8公里，用于探測(cè)水、冰、沙塵暴、氣溶膠和火星大氣逃逸等現(xiàn)象，主要服務(wù)于火星大氣探測(cè);紅外光譜儀分辨率300公里，一周能對(duì)火星進(jìn)行60次觀測(cè)，用于觀測(cè)沙塵暴、水汽和冰雪，研究火星水循環(huán)和氣候問(wèn)題;極紫外光譜儀工作波段100~170納米，主要用于測(cè)量火星熱層，以及氣態(tài)氫和氧從火星大氣逃離的情況。

總的說(shuō)來(lái)，“希望號(hào)”的探測(cè)載荷主要用于研究火星大氣氣候動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，和美國(guó)的MAVEN探測(cè)器非常相似，不過(guò)它的具體測(cè)量和研究范圍又和MAVEN存在差異，兩者可以說(shuō)是具有互補(bǔ)性。美國(guó)LASP實(shí)驗(yàn)室也是MAVEN探測(cè)器載荷的主承包商，某種意義上說(shuō)，“希望號(hào)”就是MAVEN的“后續(xù)者”。

停在廠房?jī)?nèi)的希望號(hào)火星探測(cè)器

“希望號(hào)”的軌道也獨(dú)具一格，它的軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間為211天，隨后變軌插入火星軌道，在捕獲軌道上運(yùn)行2個(gè)多月后，最終進(jìn)入近地點(diǎn)2萬(wàn)公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)4.3萬(wàn)公里的橢圓軌道，軌道周期為55小時(shí)，傾角為25度。

“希望號(hào)”的設(shè)計(jì)壽命為2年，延長(zhǎng)壽命2年，預(yù)計(jì)2025年結(jié)束任務(wù)。該探測(cè)器使用了前所未有的獨(dú)特軌道，其工作軌道的近地點(diǎn)甚至比插入火星軌道時(shí)的近地點(diǎn)還要高很多，這就意味著任務(wù)結(jié)束千百年后，它也不會(huì)落到火星上，避免了對(duì)火星可能造成的污染。更重要的是，高軌道也有助于探測(cè)器居高臨下，更好地對(duì)火星大氣進(jìn)行全面觀測(cè)和研究。

“希望號(hào)”著眼于火星大氣研究，獨(dú)特的軌道和載荷將得到前所未有的火星大氣數(shù)據(jù)，填補(bǔ)人類(lèi)火星探測(cè)的空白。它將幫助科學(xué)家首次建立全面的火星大氣層模型，有助于解決諸如火星大氣如何逃逸等關(guān)鍵問(wèn)題，加深人類(lèi)對(duì)火星的了解，無(wú)愧于阿拉伯世界文明發(fā)展的里程碑。

來(lái)源：中國(guó)航天報(bào)

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