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萤火一号

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简介编辑本段回目录

公开展示的萤火一号模型公开展示的萤火一号模型

萤火一号是中国首个火星探测器,是中俄航天合作项目“中国与俄罗斯联合开展火星探测计划”中的中方卫星。

萤火一号由俄方运载火箭发射,并被送入火星椭圆轨道;其后,该卫星将自主完成对火星空间环境的探测任务。萤火一号还将与俄罗斯的“福布斯探测器”联合完成对火星环境的掩星探测。

“萤火一号”与俄方的火星土壤采样返回探测器Phobos-Grunt(简称“福布斯探测器”)一起由俄运载火箭同时发射,发射地点是在哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天发射中心。[1]

2011年11月9日,搭载有中国“萤火一号”火星探测器的“福布斯-土壤”探测器未能按计划变轨。2011年11月12日,据国际文传电讯社报道,与发射后困在地球轨道中的俄罗斯火星探测器恢复联系的努力已经失败。俄罗斯太空机构将宣布该任务已经失败。[2]

命名由来编辑本段回目录

火星是位于地球轨道外侧最近的一颗行星,距离地球3.5亿公里,由于它发出特殊的红光而令人注目。西方把它称为‘战神’,中国古代则称之为‘荧惑’。‘荧惑’谐音‘萤火’,又是中国第一颗火星探测器,故取名‘萤火一号’。

结构编辑本段回目录

萤火一号两侧是展开的2 x 3块太阳能帆板,太阳帆板展开将达到7.85米;在卫星有效载荷的主体部分,有多个探测通道;设计寿命是两年。

关键技术编辑本段回目录

萤火一号数据传输速率为:80 bit/s 。功率:90 W(平均)180 W(峰值),关键技术:

超远距离的测控通信

人造地球卫星位置在距离地球约3.5亿公里,卫星的测控数传要克服信号衰减和传输时延等困难,实现深空环境下的有效通信,到火星的信号较到地球卫星接收信号要弱几千倍。

自主控制

而由于火星与地球之间距离甚远,火星探测器接收地面遥控指令时间较长,环绕火星运行时,地面测控站进行遥控的主动控制能力远低于地球卫星,因此,对火星探测器星上自主能力的要求大大提高,以降低卫星对地面系统的依赖性,不能够像地球卫星那样实时遥控。

超低温度适应与长火影

除此以外,“萤火一号”在整个探测过程中,将遭遇7次“长火影”,时间长达8.8个小时。此时,火星将运行至探测器和太阳之间时,主要依靠太阳能的“萤火一号”为了保存能量,不得不进入休眠状态。然后,在“长火影”结束后再加电唤醒。而经过8.8个小时的休眠,“萤火一号”的周围环境温度达到零下200℃以下,过低的温度会影响机器休眠时的运行,如果机器被“冻死”,就不能在通电后“活”过来。

热控技术

不同于地球上适宜人类的气温,火星的温差比月球还要大,“萤火一号”上的热控技术将受到前所未有的考验,为此探测器上的热控装置是按照最严酷的环境来设计应对考验。[3]

探测任务编辑本段回目录

“萤火一号”和“嫦娥”的任务其实很类似,只不过探测的对象不一样。此次“萤火一号”的主要任务是拍照和探测火星附近空间环境,为中国下一步火星探测打基础。

“萤火一号”拜访火星时,将共携带八件“武器”,包括两台摄像机、两台磁强计、离子探测包和光学成像仪等等。“萤火一号”将重点探测火星的空间磁场、电离层粒子分布及其变化规律;探测火星大气离子的逃逸率;探测火星地形、地貌和沙尘暴;探测火星赤道区重力场。探测火星的空间环境;探寻火星水的消失机制;揭示火星这样的类地行星空间环境演化的特征。

通过探索火星的尘暴、近火星空间流星,收集火星大气数据,对其化学成分进行分析,再加上对火星的地表和地下结构的观测分析,人类可以发现火星上的生命痕迹。与此同时,中国的“萤火一号”和同行的俄罗斯“福布斯探测器”上具有一些完全相同的火星空间环境探测仪器,能够在火星实施同时探测,研究火星电离层和太阳风的相互作用。 

发射计划编辑本段回目录

中俄联合探测火星计划中俄联合探测火星计划

“萤火一号”从2006年10月开始预研,2007年6年正式研制。按照中俄合作协议,中方已经完成了初样的全部研制工作,一颗结构力学星和一颗电性星已于2008年9月29日运抵莫斯科,等待中俄联合试验。

按照计划,对接试验将于2009年9月下旬完成,然后将会把对接好的“萤火一号”与俄罗斯火卫一探测器一起空运至位于哈萨克斯坦的拜科努航天发射场。

根据预定计划,“萤火一号”应该在2009年10月6日至16日期间的“窗口期”发射。

发射之后“萤火一号”将在距地面200公里的远轨道飞行4小时,然后飞到距地面1万公里的过渡椭圆轨道做26小时的无动力飞行。之后,伴随着火箭主发动机的再次启动,“萤火一号”彻底告别地球,进入从地球到火星的双曲线轨道,和“福布斯-土壤”火星探测器共同飞行11个月。

在联合飞行的过程中,两颗卫星通过电缆连接在一起,“萤火一号”的能量由“福布斯”供给。两颗卫星分道扬镳后,“福布斯”将转途去探测火卫一。“萤火一号”则进入绕火星的椭圆形轨道,在“近火点”(距离火星最近的点)800公里、“远火点”(距离火星最远的点)80000公里、轨道倾角正负5度的火星大椭圆轨道上,展开太阳帆板,正式开始履行它的火星探测使命。

首次推迟
“福布斯-土壤”火星探测器“福布斯-土壤”火星探测器

2009年9月,由于“福布斯-土壤”火星探测器得推迟发射,“萤火一号”可能也将推迟发射升空。根据俄科学院的建议,俄方决定将“福布斯-土壤”火星探测器的发射时间推迟至2011年10月,目的是为了进一步保证该项目实施的可靠性。[4]

再次推迟

2011年2月,中国空间技术研究院相关人士表示,经过中俄两国科学家共同研究,2011年11月是发射火星探测器的最佳窗口时间。经过两国协调,如果没有突发情况,最终发射时间将定于11月上旬。[5]

发射升空

2011年10月20日,中科院国家空间科学中心主任吴季在月球与火星探测科技高层论坛上透露“萤火一号”将于11月8日至20日期间发射,预计2012年8月到9月进入火星轨道。[6]

2011年11月9日4时16分,“萤火一号”和俄罗斯“福布斯-土壤”探测器在位于哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场搭载俄“天顶”运载火箭顺利升空。 [7]

未能变轨

俄媒体2011年11月9日援引俄联邦航天署消息说,搭载有中国“萤火一号”火星探测器的“福布斯-土壤”探测器未能按计划变轨,[8]现环绕地球上空207至341公里的轨道运行,俄罗斯航天局11月10日先后两次抢救均未成功。[9]

坠落地球

2011年12月,俄方航天专家宣布放弃了接收福布斯-土壤号火星探测器遥感信号的努力。而一同搭载的中国“萤火一号”火星探测器也将随着福布斯-土壤号火星探测器于2012年1月至2月间坠落至地球。[10]

美国太空总署(NASA)太空专家约翰逊指出,若探测器中的燃料保持液态,大部分将连同探测器在大气层燃烧。但若燃料凝结,未必能完全燃烧,将对地球生态构成威胁。有专家担心,含有四氧化二氮联氨的燃料可在数周内因低温而凝结,一旦出事,随时可能成为“最危险坠地人工物”。[9]

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