對于中國火星探測來(lái)說(shuō)，8月30日是一個(gè)值得銘記的時(shí)刻。當天，是我國首次火星探測天問(wèn)一號任務(wù)“祝融號”火星車(chē)，駛上火星表面100天的日子。100天里，“祝融號”在著(zhù)陸點(diǎn)以南方向累計行駛1064米，搭載6臺科學(xué)載荷，共獲取約10GB原始科學(xué)數據。目前，火星車(chē)狀態(tài)良好、能源充足，將繼續向著(zhù)陸點(diǎn)以南古海陸交界方向行駛，以獲取更豐富的科學(xué)探測數據。
8月30日，國家航天局發(fā)布消息，我國首次火星探測任務(wù)于5月15日成功實(shí)現火星著(zhù)陸，5月22日“祝融號”火星車(chē)安全駛離著(zhù)陸平臺，到達火星表面開(kāi)始巡視探測，截至8月30日已在火星表面執行科學(xué)探測任務(wù)100天。
火星車(chē)當前狀態(tài)怎么樣？100天里，“祝融號”都做了哪些工作？后續在火星上還將面臨哪些挑戰，繼續開(kāi)展哪些巡視探測任務(wù)？
累計行駛1064米，目前狀態(tài)良好、能源充足
“祝融號”火星車(chē)的設計壽命是90個(gè)火星日(92個(gè)地球日)。專(zhuān)家介紹，巡視探測期間，“祝融號”火星車(chē)按照“七日一周期，一日一規劃，每日有探測”的高效探測模式運行。
我國首次火星探測任務(wù)工程總設計師張榮橋表示，目前，“祝融號”火星車(chē)已圓滿(mǎn)完成90個(gè)火星日的既定探測任務(wù)，已進(jìn)入拓展任務(wù)階段?！疤靻?wèn)一號”任務(wù)的飛行控制工作也從集中飛控轉入長(cháng)期運行階段?！敖刂?月30日，火星車(chē)在著(zhù)陸點(diǎn)以南方向累計行駛1064米。目前，火星車(chē)狀態(tài)良好、能源充足?！睆垬s橋說(shuō)。
我國首次火星探測任務(wù)探測器系統總設計師孫澤洲說(shuō)，自“天問(wèn)一號”探測器著(zhù)陸火星以來(lái)，“祝融號”火星車(chē)逐步建立工作狀態(tài)，完成狀態(tài)檢查和環(huán)境確認后，于5月22日成功駛上火星表面開(kāi)始巡視探測。當前，“祝融號”火星車(chē)處于巡視區當地的夏季，氣象環(huán)境較好，火星車(chē)搭載的載荷全部開(kāi)機探測。
對于火星車(chē)的表現，孫澤洲評價(jià)為非常優(yōu)秀?！斑@次火星車(chē)在熱控方面也有一些新的技術(shù)應用，比如我們用太陽(yáng)集熱器把太陽(yáng)能轉化成熱能，使火星車(chē)在火星表面，尤其在火夜的時(shí)候，能夠處于一個(gè)相對比較理想的溫度水平。從目前在軌運行的情況來(lái)看，跟我們的預期非常相符?！睂O澤洲說(shuō)。
“在火星車(chē)進(jìn)行巡視探測的過(guò)程中，環(huán)繞器也承擔了很重要的角色，發(fā)揮了出色的作用?！睂O澤洲說(shuō)，環(huán)繞器完成多次軌道維持，穩定運行在中繼通信軌道，為火星車(chē)進(jìn)行中繼通信，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化調整器上設備工作模式，成功應對火星陰影遮擋帶來(lái)的能源問(wèn)題?！碍h(huán)繞器這段時(shí)間主要是以數據中繼為主，為火星車(chē)提供了一個(gè)最好的中繼服務(wù)。每天除了要進(jìn)行中繼軌道的維持，還要給火星車(chē)進(jìn)行數據的中繼。在這個(gè)過(guò)程中，環(huán)繞器的各項狀態(tài)、各項產(chǎn)品系統的性能狀態(tài)都非常穩定?！睂O澤洲說(shuō)。
據了解，截至8月30日，環(huán)繞器在軌運行403天，距地球約3.92億千米。目前，環(huán)繞器、火星車(chē)各設備功能性能良好，能源平衡，各系統工作正常。針對兩器在軌運行后續階段可能出現的新模式、新?tīng)顟B(tài)，研制隊伍對飛行方案預案進(jìn)行了復核、完善，并開(kāi)展必要的地面驗證和模擬演練，確保兩器在軌飛行穩定可靠。
搭載6臺科學(xué)載荷，為研究火星提供數據支持
我國首次火星探測任務(wù)探測器地面應用系統總設計師劉建軍介紹，今年2月“天問(wèn)一號”探測器進(jìn)入火星軌道后，環(huán)繞器在停泊軌道對著(zhù)陸區進(jìn)行了詳查并獲取了高分辨率地形數據，一方面為著(zhù)陸點(diǎn)選取和火星著(zhù)陸工作提供支持，另一方面通過(guò)分析地質(zhì)背景情況，制定了“祝融號”火星車(chē)長(cháng)期、中期和短期3個(gè)不同階段的科學(xué)探測規劃。
“祝融號”火星車(chē)上共搭載了導航地形相機、多光譜相機、表面成分探測儀、表面磁場(chǎng)探測儀、次表層探測雷達、氣象測量?jì)x6臺科學(xué)載荷。在火星巡視探測期間，這6臺科學(xué)載荷全部開(kāi)機。
“我們大概每天都會(huì )有行駛的過(guò)程，主要有兩個(gè)科學(xué)儀器在工作，一個(gè)是次表層探測雷達，還有一個(gè)是氣象測量?jì)x，在行駛過(guò)程中可以邊走邊看。另外還有4個(gè)科學(xué)儀器在火星車(chē)停止下來(lái)進(jìn)行就位探測的時(shí)候開(kāi)啟探測。到目前為止，6臺科學(xué)儀器一共獲取了約10GB的原始數據?！眲⒔ㄜ娬f(shuō)。
據介紹，這些科學(xué)載荷的分工大致如下：導航地形相機獲取沿途地形地貌數據，支持火星車(chē)路徑規劃和探測目標選擇，并用于開(kāi)展形貌特征與地質(zhì)構造研究；次表層探測雷達獲取地表以下分層結構數據，用于淺表層結構分析，探尋可能存在的地下水冰；氣象測量?jì)x獲取氣溫、氣壓、風(fēng)速等氣象數據，用于開(kāi)展大氣物理特征的研究；表面磁場(chǎng)探測儀獲取局部磁場(chǎng)數據，與環(huán)繞器磁強計配合，探索火星磁場(chǎng)演變過(guò)程；表面成分探測儀、多光譜相機獲取特定巖石、土壤等典型目標的光譜數據，用于元素和礦物組成等分析研究。
“從科學(xué)數據方面，這6臺科學(xué)載荷獲取的數據已經(jīng)完成相關(guān)處理和質(zhì)量驗證工作，并形成標準的數據產(chǎn)品，中國月球與深空探測網(wǎng)日前已面向國內科學(xué)研究團隊開(kāi)放數據申請，后續將以月為周期組批發(fā)布科學(xué)數據?！眲⒔ㄜ娬f(shuō)。
劉建軍介紹，火星車(chē)的行駛路線(xiàn)是向著(zhù)陸點(diǎn)以南、海拔高度不斷抬升的古陸地方向行駛，以沿途的石塊、沙丘、撞擊坑、溝槽、疑似泥火山等為探測目標?！斑@些都是科學(xué)家很感興趣的探測目標，可以為火星的地形地貌提供新的數據支撐。比如火星車(chē)拍攝到的亮色的月牙狀沙丘，與以往國外探測到的暗色沙丘不同，對它的研究有助于我們進(jìn)一步認識火星的環(huán)境、氣候以及演化過(guò)程。再比如氣象測量?jì)x獲取到了火星表面氣壓、風(fēng)速等最新數據，都更新了我們對探測區域的認知。比如氣壓，我們以前通常認為火星上的氣壓大概是我們地球上的1%，那么現在測下來(lái)大概是1/120?！眲⒔ㄜ姳硎?，大量數據的積累，將為今后科學(xué)家更加深入了解火星、研究火星提供數據支持。
將繼續向著(zhù)陸點(diǎn)以南行駛，有望開(kāi)啟高難度探測
完成既定探測任務(wù)后，“祝融號”火星車(chē)還將進(jìn)行哪些科學(xué)探測？
孫澤洲告訴記者，火星車(chē)已進(jìn)入拓展任務(wù)階段?！案鶕斍暗幕鹦擒?chē)工作狀態(tài)，我們將繼續保持高效探測模式，繼續向著(zhù)陸點(diǎn)以南古海陸交界方向行駛，獲取感興趣目標的科學(xué)探測數據；環(huán)繞器將擇機進(jìn)入遙感使命軌道，開(kāi)展火星全球遙感科學(xué)探測，兼顧火星車(chē)拓展任務(wù)階段的中繼通信?！?/p>
再過(guò)不久，“祝融號”火星車(chē)還將迎來(lái)日凌現象。專(zhuān)家解釋?zhuān)?月中旬至10月下旬，火星、地球將運行至太陽(yáng)的兩側，且三者近乎處于一條直線(xiàn)，也就是出現日凌現象。由于受太陽(yáng)電磁輻射干擾的影響，器地通信將中斷約50天，環(huán)繞器和火星車(chē)將轉入安全模式，停止探測工作。
“日凌現象出現之后，我們整個(gè)探測方案要作調整，要轉到環(huán)繞器以實(shí)現全球環(huán)繞為主，同時(shí)兼顧火星車(chē)的巡視探測蹤跡。這是我們一次實(shí)現‘繞、著(zhù)、巡’整體任務(wù)的一個(gè)綜合考慮。后續工程系統還會(huì )精益求精，力爭為我們的科學(xué)研究獲得更多有效的探測數據?！睆垬s橋表示。
據了解，日凌結束后，環(huán)繞器將擇機進(jìn)入遙感使命軌道，開(kāi)展火星全球遙感探測，獲取火星形貌與地質(zhì)結構、表面物質(zhì)成分與土壤類(lèi)型分布、大氣電離層、火星空間環(huán)境等科學(xué)數據，同時(shí)兼顧火星車(chē)拓展任務(wù)階段的中繼通信。而火星車(chē)將繼續保持高效探測模式，并且有望開(kāi)啟“高難度”探測?！斑@一次的90個(gè)火星日我們走得相對比較保守。隨著(zhù)后續任務(wù)的推進(jìn)，可能還可以做一些更極限的測試，為后續我們在其他地外天體的自主巡視探測任務(wù)積累更豐富的經(jīng)驗和技術(shù)儲備?！睂O澤洲表示。
