来源:中国航天报

  7月20日05时58分,日本在种子岛航天中心使用H-2A运载火箭,成功将阿联酋的希望号火星探测器发射升空,计划2021年阿联酋成立50周年时进入火星轨道。

  实际上,原定于7月15日发射的“希望号”,因为天气不佳推迟到7月17 日发射,随后又将发射时间推迟到现在。那么,“希望号”发射为何一推再推,它到底是怎样的一个探测器,此行的任务又是什么呢?

  阿拉伯世界的希望

  “希望号”是阿联酋乃至阿拉伯世界的第一个火星探测器,美国科研机构包办了3个载荷和探测器的总装,而探测器发射则选中了日本的H-2A火箭。

希望号火星探测器模拟图

  H-2A火箭发射的成功率相当高,但它只能从日本种子岛航天发射中心发射。夏天日本南部雨水很多,种子岛发射场受天气影响较大。“希望号”原定于7月15日发射升空,但距离发射还剩十几个小时之际,日方和阿联酋联合发布消息称,由于发射场气候不佳,连续降雨,本次火星探测器发射时间推迟,随后公布发射时间为7月17日。没过多久,他们又将发射时间推迟到现在。

  “希望号”是一个重1.5吨的探测器,它的探测载荷均由美国包办,探测器总装制造也由美国科罗拉多大学大气和空间物理实验室(LASP)负责,阿联酋团队深度参与了研制工作。该探测器的科学任务相当独特,这项任务代表了阿拉伯世界迈向深空探索的雄心。

希望号火星探测器前往火星的轨道示意图

  说到阿拉伯世界,除了宗教特色外,大家更熟悉的就是那个地方石油资源丰富,却缺乏发展其他产业、尤其是制造业的动力。不过,石油毕竟是不可再生资源,阿拉伯世界也不乏有识之士,正在努力开展科学研究,力争发展高科技产业,改变“土豪”暴发户的形象。

  2014年7月,阿联酋总统扎伊德宣布,阿联酋将启动火星探测器项目,该探测器被称为阿联酋火星任务(EMM),将用于研究火星大气和气候。

  阿联酋副总统兼总理拉希德表示,EMM是对后代实实在在的投资,它不仅将对人类(火星)知识作出贡献,也是阿拉伯文明的一个里程碑。虽然EMM大小和重量在人类火星探测器中并不出众,但将激励数以百万计的阿拉伯年轻人,鼓励其创新和科学研究,阿联酋官方特意将该探测器命名为希望号。

  阿拉伯世界并没有雄厚和扎实的航天技术基础,“希望号”的研制只能“借鸡下蛋”。

科研人员检查希望号火星探测器设备

  “希望号”的3个载荷中,探测成像仪由LASP负责,阿联酋穆罕默德•本•拉希德空间中心参与研制;火星红外光谱仪由美国亚利桑那大学和阿联酋的拉希德空间中心合作研制;火星极紫外光谱仪由美国LASP研制。值得一提的是,“希望号”的总装工作也由LASP来负责完成。

  这样看起来,阿联酋在该项目中的参与度并不高。不过这毫不意外,阿联酋第一次开展深空探测,又没有相应的技术基础,出钱请高手做,自己参与跟着学,这本就是合理的道路,等到熟悉了管理和组织流程,再引进技术建立基础,才会有自己独立做探测器的可能。

  阿联酋的卫星工业就是这样起步的。2006年,阿联酋的拉希德空间中心和韩国合作研制第一颗卫星,10多年来发射了Nayif-1纳卫星以及迪拜星1号和2号遥感卫星,2018年10月还发射了完全由阿联酋设计和生产的哈利法卫星。“希望号”可以看做是阿联酋在深空探测领域从学习、引进到自主道路的开始,是阿联酋航天领域的新希望。

参与希望号火星探测器研制的阿联酋工程师

  “希望号”不仅在高科技领域有着先导的作用,在社会发展上也有不小的示范作用。该探测器的阿联酋团队包括150名工程师,他们的平均年龄只有35岁,而且其中1/3为女性工程师,这在由于传统文化等原因导致女性难以“抛头露面”的阿拉伯世界尤其难能可贵,也预示着社会变革的希望。

  独具特色的探测器

  “希望号”由拉希德空间中心牵头策划和管理,项目自2014年公开启动以来,成为新一代阿拉伯科学家和工程师的“催化剂”。在“希望号”的研制中,拉希德空间中心以此前成功发射的迪拜遥感星和哈利法卫星为基础,和美国联合研制了探测器平台以及3个探测载荷,为掌握深空探测技术打下了基础。

  该探测器的太阳能电池板供电能力约600瓦,平台和载荷耗电量约480瓦。它装有一个1.5米直径的高增益天线和3个低增益天线,X波段通信带宽可达1.6兆。

科研人员检查希望号火星探测器设备

  虽然“希望号”是阿联酋的第一个火星探测器,但它有美国科研机构的鼎力相助,科研起点并不低。“希望号”的探索多光谱相机分辨率为8公里,用于探测水、冰、沙尘暴、气溶胶和火星大气逃逸等现象,主要服务于火星大气探测;红外光谱仪分辨率300公里,一周能对火星进行60次观测,用于观测沙尘暴、水汽和冰雪,研究火星水循环和气候问题;极紫外光谱仪工作波段100~170纳米,主要用于测量火星热层,以及气态氢和氧从火星大气逃离的情况。

  总的说来,“希望号”的探测载荷主要用于研究火星大气气候动力学数据,和美国的MAVEN探测器非常相似,不过它的具体测量和研究范围又和MAVEN存在差异,两者可以说是具有互补性。美国LASP实验室也是MAVEN探测器载荷的主承包商,某种意义上说,“希望号”就是MAVEN的“后续者”。

停在厂房内的希望号火星探测器

  “希望号”的轨道也独具一格,它的轨道转移时间为211天,随后变轨插入火星轨道,在捕获轨道上运行2个多月后,最终进入近地点2万公里、远地点4.3万公里的椭圆轨道,轨道周期为55小时,倾角为25度。

  “希望号”的设计寿命为2年,延长寿命2年,预计2025年结束任务。该探测器使用了前所未有的独特轨道,其工作轨道的近地点甚至比插入火星轨道时的近地点还要高很多,这就意味着任务结束千百年后,它也不会落到火星上,避免了对火星可能造成的污染。更重要的是,高轨道也有助于探测器居高临下,更好地对火星大气进行全面观测和研究。

  “希望号”着眼于火星大气研究,独特的轨道和载荷将得到前所未有的火星大气数据,填补人类火星探测的空白。它将帮助科学家首次建立全面的火星大气层模型,有助于解决诸如火星大气如何逃逸等关键问题,加深人类对火星的了解,无愧于阿拉伯世界文明发展的里程碑。

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