下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

刚刚,本年度火星探测窗口期 1 号选手踏上旅途,阿拉伯世界史上首个火星任务顺利开启。

阿联酋时间 2020 年 7 月 20 日凌晨 1 时 58 分(北京时间 2020 年 7 月 20 日凌晨 5 时 58 分),日本种子岛航天中心,阿联酋希望号火星探测器搭载日本 H-2A 火箭 42 号机发射升空。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

火箭起飞、助推器分离、离地面越来越远......

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

按计划,希望号将在为期 7-9 个月的 6000 万公里星际航行之后,于 2021 年年初进入绕火星运行轨道,对火星大气开展科学研究。可以说,阿联酋将为世界航天史再添光辉一笔。

火星上的“气象卫星”

自 1960 年 10 月 10 日前苏联向火星发射史上首枚探测器以来,利用探测器探索火星似乎已经贯穿了整个人类航天史。

顾名思义,火星探测器就是用来探测火星的人造航天器。

不论是掠过火星的太空船、绕火星运行的人造卫星 、登陆火星表面的着陆器、在火星表面行驶的漫游车,还是未来或将出现的载人火星飞船,都是火星探测器。

可以说,火星探测器的形式反映了探测任务的侧重点。

此次,阿联酋希望号火星探测器并不会登陆火星表面,它将沿着轨道巡航,用 1 个火星年的时间(约为地球上的 1.88 年)观测火星的地质地貌和气象状况,主要包括:

每日和季节性的气象变化;

包括沙尘暴在内的低层大气天气事件;

不同地区的天气变化情况。

值得一提的是希望号的轨道设计——基于轨道,希望号可以实现对火星接近全时空的覆盖,从而提供从火星表面到大气层的“气象卫星云图”。

实际上,火星虽为地球近邻,但人类对其认知仍存在很大的局限。凭借以往的探索经历,我们已经了解到,火星大气中的氢氧会向太空逃逸、火星由原本的温暖潮湿变得愈发寒冷干燥等等,但个中缘由尚不完全明确。

而阿联酋的火星探测任务将为回答这些科学问题寻找依据、为火星大气提供一个前所未有的研究视野,希望号对于人类火星探索的意义由此可见一斑。也正是由于这一原因,希望号研究团队将其视为火星上的第一颗“气象卫星”。

正所谓,工欲善其事,必先利其器。要做一颗合格的“火星气象卫星”,具体参数如何?

雷锋网了解到,希望号由铝制成,呈蜂窝结构,带有复合面板,其质量(包括推进剂)约 1500 kg,宽 2.37 米,高 2.90 米,总体尺寸相当于一辆小型 SUV。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

希望号配备有:

三个太阳翼,用以在轨道提供 600 瓦的功率;

两块 900 瓦的太阳能电池板,用以充电;

一个宽 1.5 米的天线,用以与地球通信;

一个恒星追踪传感器,用以识别与太阳相关的星座、确定其在太空中的位置;

六个 120 牛顿的推进器,用以速度控制;

八个 5 牛顿的反应控制系统推进器,用以姿态控制。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

而更值得关注的是,为实现研究火星大气的核心目标,希望号搭载着三个核心科学仪器:

Emirates eXplation Imager(EXI):一台多波段相机,可通过由 3 个 UV 波段、3 个可见(RGB)波段组成的选择器轮机制对光谱区域进行采样,从而拍摄空间分辨率优于 8km 的彩色图像,并测量火星大气中水、冰、灰尘、气溶胶和臭氧的性质。

Emirates Mars Infrared Spectrometer(EMIRS):一台干涉式热红外光谱仪,提供底层、中层大气的景观,并研究大气温度分布、冰、水蒸气和尘埃。

Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer(EMUS):一台远紫外成像光谱仪,提供上层大气的景观,测量热层以及氢、氧层的特性。

阿拉伯世界的航天梦

2014 年 7 月 16 日,阿联酋国家航天局成立。相比中美日俄欧,阿联酋在航天方面自然是个入门级选手。

不过,阿联酋有个火星梦,这个梦也已经有 6 年了。

2014 年 7 月,阿联酋总统哈利法·本·扎耶德·阿勒纳哈扬 ( Khalifa Bin Zayed Al-Nahyan Sheikh)宣布开启火星探测任务,旨在增强阿联酋工程师的能力、增加人类对火星大气的了解。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

2015 年 4 月,阿联酋副总统兼总理穆罕默德·本·拉希德·阿勒·马克图姆(Sheikh Mohammed bin Rashid Al Maktoum)向整个阿拉伯世界为将要创造航天史的探测器征集名称。

一个月后,火星探测器最终被命名为「希望号」,哈利法·本·扎耶德·阿勒纳哈扬对此的解释是:

希望,就是在向数百万阿拉伯青年传递乐观精神。

当时,阿联酋政府提了一个要求:火星探测器,要自己造,不能买!

鉴于航天技术较为薄弱,阿联酋选择了两个强大助攻:美国和日本。

一方面,阿联酋穆罕默德·本·拉希德航天中心联合美国科罗拉多大学博尔德分校、亚利桑那州立大学、加州大学伯克利分校,共同研制希望号。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

据悉,参与这一任务的团队包括 150 名阿联酋工程师与 200 名来自美国合作机构的工程师和科学家。团队细分为 7 个小组,分别负责航天器建设、物资、任务运营、流程管理、科学教育、地面站和运载火箭。

另一方面,执行航天任务火箭也是关键。为此,阿拉伯世界第一次探索火星,便选择了航天实力不凡的日本——搭载希望号的火箭是日本 H-2A 火箭。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

该火箭是由日本最大的军工生产企业三菱重工牵头研制的的捆绑式两级火箭。作为日本航天工业的骄傲,截至 2020 年 2 月,H-2A 火箭已发射 41 次,其中含 35 次无故障飞行。日本最大宇航研究和航天发射中心——日本种子岛航天中心三大发射场之一的吉信发射场正是 1985 年为适应该运载火箭的发射而专门兴建的。

雷锋网了解到,2018 年 2 月 27 日,一枚 H-2A 火箭曾搭载政府情报收集卫星“光学 6 号机”升空,可见 H-2A 火箭对日本航天有着不小的意义。

在科研资金(本次项目共花费超过 2 亿美元)、时间成本的投入之后,终于,当地时间 2017 年 11 月 12 日,迪拜航空展上,阿拉伯世界看到了「希望」的曙光。

当天,希望号探测器的原型亮相。同时,项目经理 Omran Sharaf 也公布了阿联酋火星探测计划的正式启动时间——2020 年。

2019 年 4 月,希望号的建造工作已经完成了 85%。不过,2020 年的新冠疫情在一定程度上打乱了希望号的原定计划,好在将探测器送往日本发射场之前,工程人员已经完成了所有关键部分的检查工作。

2020 年 4 月 20 日,希望号探测器于阿联酋启程,4 天后到达位于日本九州地区的种子岛航天中心。

至此,希望号就在发射场静待升空。

2020 年 7 月 15 日-8 月 13 日,是阿联酋火星飞行任务的发射窗口。按最初的计划,希望号要在这一窗口的开启日执行发射任务。

不过,由于天气不佳,希望号发射节点不断推迟,最终发射时间确定为阿联酋时间 2020 年 7 月 20 日凌晨 1 时 58 分(北京时间 2020 年 7 月 20 日凌晨 5 时 58 分)。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

如今,阿拉伯世界的「希望」已经开始了其 200 天的星际旅程,将于 2021 年初进入轨道。

2021 年,恰逢阿联酋建国 50 周年。首个火星探测任务如期推进,这必将是对阿联酋这个年轻国家的绝佳献礼。

实际上,早在 2017 年,阿联酋还提出了一个百年火星战略计划:100 年后的 2117 年实现火星登陆,建立适合人类居住的城市,从而推动人类火星移民。

除了对“红色星球”的探索,阿联酋也有着雄心勃勃的太空探索梦,比如:

2013 年,阿联酋花费 9.1 亿美元从法国订购 2 颗鹰眼高分辨率侦察卫星,并在法国的协助下建立地面控制站、培训 20 名阿联酋工程师。

2018 年 10 月,阿联酋首颗自研卫星“哈利法”地球观测卫星搭乘日本 H2A 火箭进入太空。

2019 年 9 月 26 日,阿联酋宇航员 Hazzaa al-Mansoori 乘坐俄罗斯“联盟 MS-15”飞船进入国际空间站,成为第一个到达国际空间站的阿拉伯人,创造历史。

六载努力,意义何在?

那么,阿联酋作为石油大国,豪掷资金奋斗六载,意义何在?

或许,问题的答案,在阿联酋国家航天局的墙上的一句话中就能找到:

一个可持续的、面向未来的经济一定是以知识为基础的经济。

此前,穆罕默德·本·拉希德·阿勒·马克图姆曾指出了火星探测任务的三个使命:

对于世界:阿拉伯文明曾在促进人类社会知识传播方面发挥了巨大作用,这一任务将再次发挥这种作用;

对于阿拉伯国家:世界上没有什么是不可能的,我们也能与大国竞争;

对于那些想要达到最高峰的人:不要给人生设限,可以的话,你甚至可以登上太空。

项目经理 Omran Sharif 也发表了阿联酋版《后浪》演讲:

冒风险是值得的,作为研发项目,允许失败;但重要的是,不论成或败,阿联酋都能从中获得能力和实力的提升,积累经验和知识。这次任务的意义不仅在于阿联酋,也在于整个阿拉伯世界,希望通过这次任务能够激励阿拉伯青年一代,向他们传递对于未来的希望。你们现在拥有着良好的物质基础,未来一定可以做得很好。

实际上,这一任务在点燃阿拉伯人民族自豪感的同时,也被认为有潜力为阿联酋经济做出持久的贡献。

这里所说的经济,并非是传统意义上由石油资源带动的 GDP,阿联酋政府希望能减少对石油、天然气资源的依赖,转向「后石油时代的知识型经济」。

雷锋网了解到,这次火星探测任务最终得到的所有数据将提供给全球 200 所大学和研究机构,用于知识共享。而更为重要的是,激励、吸引阿拉伯世界的年轻一代选修科学技术课程。

值得一提的是,在这一任务中,阿联酋籍员工中有 34% 为女性,各组负责人中有一半副职由女性担任。

下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开

其中,最受关注的便是现年 33 岁的阿联酋国家科技部部长、项目首席科学家莎拉·阿尔-阿米利(Sarah Al-Amiri)。曾是一位软件工程师的 Sarah Al-Amiri 也表示:

从小就对宇宙着迷,就因为它浩瀚、神秘,而人类对太空的认知还不够。过去,我们无法想象探索宇宙这件事能发生在阿联酋,希望希望号能为星际探索带来新的机会。

共赴火星,三国角逐

阿拉伯人创造了历史,也拉开了此次火星探测热潮的序幕。

雷锋网了解到,当前正值火星探测窗口期,即发射火星探测器的最佳时期。

由于地球与火星各自的公转周期不同,两颗星球距离最远时可达 4 亿公里,最近相隔 5000 万公里左右。

而窗口期内,火星到地球的直线距离最短,探测火星所需时间更短、所携燃料更少、成本更加低廉。而这种机会每 26 个月出现一次,下一次窗口期将是 2022 年秋季。

此次窗口期还有两位选手——中国的“天问一号”和美国的“毅力号”,二者也已经蓄势待发,即将发射升空。

暂定北京时间 7 月 23 日择机发射的我国“天问一号”,将一次性实现绕轨飞行、软着陆、巡视三个步骤。这一任务对于从未探测过火星的中国来说,可谓是一次很大胆的尝试。

而将于北京时间 7 月 30 日发射的美国“毅力号”,则是在美国发射了数十颗探测器后的最新动作。作为火星探索竞赛中的领先者,美国也对“毅力号”寄予厚望,旨在寻找火星上古代生命的证据。

探索神秘的红色星球,绝对是一个很大的挑战。不论三个国家的任务最终成功与否,都值得被我们记住。

向勇敢的探索者们致敬!

引用来源:

https://en.wikipedia.org/wiki/Emirates_Mars_Mission

https://www.emiratesmarsmission.ae/live/

https://twitter.com/HopeMarsMission

https://en.wikipedia.org/wiki/H-IIA

未经允许不得转载:科学 » 下一站火星!阿联酋希望号发射升空,2020 火星探测大幕拉开