截至2021年12月31日,祝融号火星车在火星表面累计行驶超过1400米,获取巡视探测原始科学数据约560GB,能源充足、状态良好
。
截至2022年2月4日,天问一号在轨运行561天,祝融号火星车工作259个火星日,累计行驶1537米,天问一号从火星祝贺北京冬奥会盛大开幕。天问一号探测器、五星红旗与北京冬奥会和冬残奥会会徽又一次同框自拍
。
截至2022年3月24日,“祝融号”火星车在火星表面工作306个火星日,累计行驶1784米,“天问一号”环绕器在轨运行609天,距离地球2.77亿千米,当前两器运行正常
。
截至2022年9月15日,天问一号环绕器已在轨运行780多天,火星车累计行驶1921米,完成既定科学探测任务,获取原始科学探测数据1480GB。科学研究团队通过对中国自主获取的一手科学数据的研究,获得了丰富的科学成果,揭示了火星风沙与水活动对地质演化和环境变化的影响,为火星乌托邦平原曾经存在海洋的猜想提供了有力的支撑,丰富了人类对火星地质演化和环境变化的科学认知。天问一号环绕器继续在遥感使命轨道开展科学探测,持续积累一手科学数据
。
2022年9月19日晚,在科技部、国家航天局等联合举办的科普活动中,天问一号探测器系统副总设计师贾阳说,“祝融号”火星车正处于休眠状态,预计2022年12月,火星车在满足两个特定条件后将会自主
唤醒
。
2023年2月10日,远在火星执行全球遥感科学探测任务的“天问一号”火星环绕器,已经在火星“上岗”满两年。
[103]
截至2023年3月,天问一号环绕器正在进行环火星探测,“祝融号”火星车已累计行驶1921米,完成既定科学探测任务,获取原始科学探测数据约1600GB
[104]
天问一号
应用材料
天问一号探测器的工程研制,应用多种创新性材料:
超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热材料
:应用于火星探测器上气动加热最严重的大底结构及大底拐角部位。
作用:在探测器着陆的阶段,该材料表面与火星大气摩擦并发生复杂的物理化学反应,带走大量的热量;同时该材料还具有良好的保温隔热性能,将热浪排除在探测器之外,有效保护探测器不被烧坏。
连续纤维增强中密度防热材料
:应用在需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构的支撑部位以及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件。
作用:该材料相比低密度材料强度更高,密度为0.9g/cm3,兼顾了耐烧蚀和承载能力。
超轻质的烧蚀防热涂层材料
:应用在气动加热较为缓和的背景部位。
作用:涂层密度为0.28g/cm3,热导率为0.06W/(m·k),隔热性能优良,对着陆器的减重也起到重要作用。
特种吸能合金
:应用于着陆机构。
作用:该合金具有突出的强韧性、轻质性和吸能性,可吸收探测器着陆的冲击能。
高性能碳化硅基增强铝基复合材料
:应用于探测器高精密仪器。
作用:重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定,满足“天问一号”长时间运行时对关键机构的材料需求。
铝硅封装外壳
:应用于探测器着陆系统的TR组件等核心元器件封装解决方案。
作用:保障探测器着陆系统电路的安全,为器件内部电路穿上安全可靠的保护衣,保障探测器在火星的安全平稳着陆。
新型铝基碳化硅复合材料
:用于火星车结构、机构、仪器等几十种零部件。
作用:火星车要在工况复杂的火星表面长距离行走,这对火星车材料的轻量化、高强韧性、高尺寸稳定性、耐冲击性提出了极高的要求,传统铝、钛合金难以兼顾综合要求,新型铝基碳化硅复合材料可胜任。
新型镁铝合金
:用于探测器结构。
作用:世界上最轻的金属结构材料之一,可实现探测器轻量化。
高精尖铝材(蒙皮板、自由锻件、超大规格板、锻环、铝锂合金)
:应用于探测器。
作用:保障天问一号火星探测器长期的太空行驶及完成着陆。
有机热控涂层
:航天器外表面及仪器表面。
作用:探测器在进入轨道后,处于地球大气层以外的超高真空空间环境,朝向太阳的部分表面温度非常高,而背向太阳的部分表面温度非常低,导致航天器“冰火两重天”。该材料可以保证探测器能够在极端复杂的温度下保持正常工作,通过调控温度达到热控需求。
纳米气凝胶
:用于火星车。
作用:很轻、隔热性能好,在探测器“落”与“巡”两项任务中发挥作用。
聚合物智能复合材料
:用于可展开柔性太阳能电池系统。
作用:实现柔性太阳能电池的锁紧、释放和展开,以及展开后高刚度可承载等功能
天问一号
“落火”攻关
2023年3月7日,航天科技集团五院嫦娥四号探测器总师
孙泽洲
谈到“天问一号”任务:
2021年天问一号在国际上首次通过一次任务实现了火星环绕、着陆和巡视探测,国外是从掠飞、环绕、着陆、再到巡视逐步实现的,中国一步跨越发展,既有国家科技实力的底气、也有敢为人先的勇气,同时也离不开坚苦卓绝的技术攻关。
火星有稀薄的大气,天问一号着陆火星首先面临火星大气的气动力和热的问题。“对于火星大气条件下的气动问题中国之前的基础很薄弱,没有模型、没有方法、没有数据。”研制团队利用有限的数据建立模型,创造条件进行试验积累数据,反复试验、反复对比、反复修正,最终解决了难题。为了提高对于火星大气不确定性的适应能力,天问一号采用了弹道升力式进入方案,该方案面临一个攻角调整的问题,中国国外在2011年才开始采用弹道升力式方案,通过抛出质量块来实现攻角调整,质量块达到上百千克,天问一号采用配平翼新技术实现攻角调整,重量代价仅国外方案的十分之一
[105]
天问一号
获得成果
2022年,中国科学院近代物理研究所同中国国内外多家单位合作者组成的研究团队利用天问一号火星能量粒子分析仪获得了首个科学成果,研究讨论了基于该载荷在地火转移轨道中观测到的一个太阳高能粒子事件。相关结果于7月26日发表在国际期刊《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)上,并被美国天文学会(AAS)选为亮点工作,以“Caught in a Solar Storm on the Way to Mars”为题进行了专题报道
。
截至2022年9月15日,天问一号环绕器已在轨运行780多天,火星车累计行驶1921米,完成既定科学探测任务,获取原始科学探测数据1480GB。科学研究团队通过对中国自主获取的一手科学数据的研究,获得了丰富的科学成果。通过对着陆区分布的凹锥、壁垒撞击坑、沟槽等典型地貌的综合研究,揭示了上述地貌的形成与水活动之间存在的重要联系。通过相机影像和光谱数据,在着陆区附近的板状硬壳岩石中发现含水矿物,证明了在距今10亿年(晚亚马逊纪时期)以来,着陆区存在过大量液态水活动
。
中国科学家利用“天问一号”火星探测任务获得的科学数据,揭示了现今火星浅表精细结构和物性特征,为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。相关研究结果于北京时间2022年9月26日晚在国际学术期刊《自然》杂志发表
。
2022年12月26日,天问一号第十七批科学探测数据正式发布。该次发布的数据由地面应用系统生产制作,包括环绕器上的火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪在2022年10月获取的科学数据;高分辨率相机、中分辨率相机在2022年5月获取的科学数据;共计8336个数据文件,总数据量112.2GB
[101]
。
2023年1月16日,据中国科学院上海天文台网站,2021 年火星日凌期间(9 月下旬到 10 月中旬),在国家航天局支持下,中国科学院上海天文台、中国科学院国家空间科学中心、北京大学地球与空间科学学院、中国科学院国家天文台、澳大利亚塔斯马尼亚大学和欧洲甚长基线干涉测量研究所等中外科研机构,利用“天问一号”环绕器和“火星快车”轨道器的测控通信信号,联合开展了对太阳的日凌掩星观测,取得重要研究成果
[102]
。
根据中国月球与行星地名库(LPND)发布的公告,国际天文联合会IAU于2022年3月9日正式批准了位于天问一号着陆点附近以及可能的巡视区域内的16个环形坑、3个穹丘、2条沟和1座方山的正式地名。这22项命名分别为:平乐、西柏坡、文家市、窑店、古绛、胡襄、周庄、郑集、齐都、天柱山、马集、古田、五星、杨柳青、鲁克沁、漠河、窑店穹丘、文家市穹丘、漠河穹丘、窑店沟、齐都沟、文家市方山
。
天问一号任务环绕器中分辨率相机,于2021年11月至2022年7月历时8个月,实施了284轨次遥感成像,对火星表面实现了全球覆盖。地面应用系统对获取的14757幅影像数据进行处理后得到火星全球彩色影像图。
[106]
天问一号
后续规划
按照中国行星探测工程的整体规划,到2030年前后,中国将以火星探测为主线,开展小行星探测、火星取样返回和木星系探测等任务。小行星探测任务除了科学研究的意义之外,也将通过技术的递进式发展,为后续火星取样返回验证相关技术。
火星取样返回对全世界来说都是一个技术挑战,还没有国家实现,其难度很大。
难点之一是“逃逸速度”——火星的“个头”比月球大得多,从火星上起飞返回需要更大的逃逸速度,要求火箭有更强的动力。
难点之二是“大气”——与月球的真空环境不同,火星表面存在大气,从火星表面起飞就像在地球上发射火箭一样,需要一整套适应火星大气环境的飞行产品及其控制系统。再加上往返火星路途遥远,火星环境恶劣,都增加了取样返回的难度。
诸多难点最终都集中在一个课题,就是火星表面的起飞,涉及到燃料低温储存技术、动力技术、控制技术等
。
木星系探测也是中国行星探测的目标之一,木星系孕育着大量科学新发现的机会。
木星距离地球非常遥远、环境极其恶劣。到达木星附近,其太阳光照强度只有地球附近的3%。如何获取能源、抵御和适应极端的空间环境,都是要努力解决的难题
2022年9月18日,天问一号火星探测任务团队获得国际宇航联合会(IAF)2022年度“
世界航天奖
”
中国行星探测工程作为一个整体概念,以“
揽星九天
”作为工程的图形标识。
太阳系
八大行星
依次排开,表达了宇宙的五彩缤纷,呈现科学发现的丰富多彩,饱含动感,气韵流动。开放的椭圆轨道整体倾斜向上,展示了独特字母“C”的形象,代表了中国行星探测“China”,体现着国际合作精神“Cooperation”,标志着深空探测进入太空能力-C3。这组意义深远的名称与图形标识将承载着中国人航天强国的梦想,为人类和平利用太空推动构建人类命运共同体贡献更多中国智慧、中国方案、中国力量,前往未至,发现未知
。
天问一号的名称来源于中国古代爱国主义诗人
屈原
的长诗《
天问
》,表达了
中华民族
对真理追求的坚韧与执着,体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承,寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技不断创新永无止境
。
飞行器
自2016年8月23日开始,
中国火星探测工程
名称和图形标识面向全球征集,海内外各界踊跃参加,共收到提交工程名称及图形标识作品35912个。经过网络投票共收获各地有效投票3278962张。无数优秀创意作品共同塑造了人类对
火星
探测的美好愿景
。
2020年4月24日,中国行星探测任务被正式命名为“天问系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号
天问一号和祝融号火星车“着巡合影”图
火星车
2021年4月24日,在2021中国航天日开幕启动仪式上,宣布中国首辆火星车名称为“
祝融号
”。祝融在中国传统文化中被尊为最早的火神,象征着中华民族的祖先用火照耀大地,带来光明。首辆火星车命名为“祝融”,寓意点燃中国星际探测的火种,指引人类对浩瀚星空、宇宙未知的接续探索和不断超越
中国邮政于2020年9月26日发行《中国首次火星探测“天问一号”发射成功》纪念邮票1套1枚
。
中国人民银行于2021年8月30日发行中国首次火星探测任务成功金银纪念币一套,共3枚。纪念币正面图案均为中国行星探测标识(火星),150克圆形金质纪念币、30克圆形银质纪念币背面图案分别为天问一号着陆平台和火星车、“祝融号”火星车、天问一号环绕器
等
天问一号火星探测器的成功发射、持续飞行以及后续的环绕、降落和巡视,表明深空探测是当今世界高科技中极具挑战性的领域之一,是众多高技术的高度综合,也是体现一个国家综合国力和创新能力的重要标志。中国开展并持续推进深空探测,对保障国家安全、促进科技进步、提升国家软实力以及提升国际影响力具有重要的意义
。
“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是中国不懈追求的航天梦。”未来五年及今后一个时期,中国将坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展,为服务国家发展大局和增进人类福祉作出更大贡献
。
天问一号任务成功是中国航天事业自主创新,跨越发展的标志性成就。在中国航天发展史上,天问一号任务实现了6个首次,一是首次实现地火转移轨道探测器发射;二是首次实现行星际飞行;三是首次实现地外行星软着陆;四是首次实现地外行星表面巡视探测;五是首次实现4亿千米距离的测控通信;六是首次获取第一手的火星科学数据。在世界航天史上,天问一号不仅在火星上首次留下中国人的印迹,而且首次成功实现了通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标,充分展现了中国航天人的智慧,标志着中国在行星探测领域跨入世界先进行列
。(
《
南京航空航天大学学报
》《2016中国的航天》白皮书、中国国家航天局 评
)
天问一号通过一次任务,完成火星环绕、着陆、巡视三大目标,使中国在行星探测领域进入世界先进行列。火星探测迈出中国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越。以火星探索为起点,中国在深空探索领域确定了下一个方向
[104]
。(
人民日报 评
)