2009年08月04日 12:06科技日报
新闻缘起
我国首个火星探测器“萤火一号”目前已通过研制阶段的试验考核和验证，将转入“待发”状态，预计于今年下半年升空，2010年到达火星并开展科学探测。
火星探测项目是继载人航天工程、探月工程之后我国又一个重大空间探索项目，也是我国首次开展的地外行星空间环境探测活动。这一项目由我国与俄罗斯合作开展。据介绍，“萤火一号”有关的探测任务，包括探测火星及其空间环境、探寻火星“水为什么消失的秘密”、揭示类地行星空间环境演化特征等，从而为我国下一步的深空探测打下基础。
“萤火一号”主要任务是探测火星附近空间环境，为我国下一步深空探测打基础
在浩瀚的宇宙中，地球像一个孤独的孩子。太空中还有别“人”吗？从第一个仰望星空的人开始，人类就没有停止过对地外生命的探索。而火星，这个已知的和地球自然条件最接近的星球一直是人们探索目标。在俄罗斯、美国、日本、欧洲相继发射火星探测器之后，我们中国人，也要去火星上空一看究竟了！
近日，记者独家专访到火星探测器“萤火一号”项目的参与者、北京航空航天大学宇航学院徐世杰教授，为你揭开我国第一颗火星探测器的神秘面纱。
——卫星解读——
“萤火一号”长着三对大“翅膀”
“萤火一号”的个头儿小，只有110公斤，和它的美国前辈“勇气号”“机遇号”180公斤，以及计划将要发射的新型火箭车600公斤的体重相比，“萤火一号”算得上是火星探测器家族中的“轻骑兵”“小个子”。
它主体部分长75厘米，宽75厘米，高60厘米，两侧共有6块太阳能帆板，展开7.85米。如此小巧玲珑的身体上却长出三对大“翅膀”，只因火星上太阳光照强度低，只有地球的二分之一左右，帆板要够大才能给“萤火一号”提供充足的能量。
——飞天轨迹——
搭火卫一的“顺风车”
“萤火一号”如何上天，也是人们关心的问题。由于我国目前还没有独立探测火星的能力，“萤火一号”只能搭乘俄罗斯的“天顶”号运载火箭上天，与它同时上火星的还有俄罗斯的火卫一探测器“福布斯—格朗特”(亦称“福布斯—土壤”)。
今年10月，“萤火一号”将会被发射上天。届时，“一箭双星”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”同甘共苦地共同飞行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。
“萤火一号”将飞行3.5亿公里
到达火星轨道后，火箭会找一个相对合适的位置把“萤火一号”放下。这个位置非常重要，它和“萤火一号”的速度和方向共同决定了将来火星探测的起点。为什么不能是“绝对”合适呢？因为火箭上的“福布斯”还要探测火卫一，只能在探测火卫一的路上把“萤火一号”放到一个相对合适的位置。
“就像搭别人的顺风车，很难要求人家把你送到家门口，只能路上找个合适地方把你放下，你再自己想办法走剩下的路。”徐世杰打了个形象的比方。
到2010年8月之后，两颗卫星正式分道扬镳，“福布斯”将转途去探测“火卫1”。“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”80000公里、轨道倾角正负5度的火星大椭圆轨道上，展开它的太阳帆板，正式开始履行它的火星探测使命。
整个过程，“萤火一号”将飞行3.5亿公里。
——重要任务——
探测火星附近空间环境
“萤火一号”去火星做什么？徐世杰告诉记者，它的主要任务是拍照和探测火星附近空间环境，为我国下一步火星探测打基础。
“萤火一号”携带的行李中有几件“重型武器”：光学成像仪，将对火星和火卫一进行摄影；磁通门磁强计，测量火星上空的磁场强度、太阳辐射强度和高能粒子等等，了解火星外环境；掩星探测接收机，用“掩星法”探测火星大气层和电离层，信号从火星到达地球时，可以通过火星大气层对信号的折射作用了解火星大气的情况；等离子探测包，探测火星周围的等离子态。
探测火星表面水消失之谜
火星上到底有没有生命？这是人们最想知道的问题。水是生命的象征，徐世杰告诉记者，美国发射的着陆探测器“凤凰号”“机遇号”和“勇气号”都发现了水的痕迹。探测器一铲子下去露出了白色的物质，第二天白色痕迹消失了，这说明可能是水分蒸发了，但也有可能是干冰。目前水的痕迹发现很多，但并没有直接发现水，所以还不能最后确定火星上是否有水。
“萤火一号”一个重要任务是探测研究火星表面水的消失机制。
徐世杰说：“水是火星存在生命的必要条件，但不是充分条件。微生物会释放甲烷，所以甲烷曾被看做是微生物存在的证据。对火星生命的探测估计还会持续一段时间。”
——面临挑战——
北京大学地球与空间科学学院焦维新教授曾说过，在航天界，火星有航天器的坟墓之称。火星探测初期有三分之二的探测器都以失败告终。
徐世杰证实了这个说法：“探火星风险比较大。我做过统计，到去年12月为止，人类共发射了38个火星探测器，只有20个成功。上世纪60年代初期开始的第一阶段失败尤其多。发射几小时后爆炸的、发射后失去信号的、登陆失败的……各种情况都有。而成功的定义是顺利完成撞击、飞掠、绕火、登陆等预定任务。”
那么，我们的“萤火一号”将要面临哪些困难呢？
面临-200℃的严寒考验
“萤火一号”，面临的最大挑战就是来自火星的严寒。
在整个探测过程中，它将遭遇7次所谓“长火影”的长期火星阴影，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，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，它在“长火影”结束后再加电唤醒。而经过8.8个多小时的休眠，“萤火一号”的周围环境温度达到-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。“‘长火影’是小家伙不得不过的一道关。”
遥控遥测是制约瓶颈
“目前制约‘萤火一号’奔向火星的瓶颈还有遥控遥测，”徐世杰坦言：“‘萤火一号’拍摄照片后，如果我们无法接收这样的微弱信号，就必须将数据传给俄罗斯，再由俄罗斯传给我们。我们还没有建立像美国那样覆盖全球的深空探测网。”
美国沿经度方向每隔120度就设立了测控联合体，三个综合探测站分别设在西班牙的马德里郊区、澳大利亚的堪培拉附近和美国加利福尼亚一个叫金石的小城附近。依靠数个抛物面直径达到36—70米的大天线，美国科学家可以对微弱的信号进行接收和分析，获取来自外太空的数据。中国如果依靠国内建测控站，目前仅能在乌鲁木齐和佳木斯设有两个探测站，覆盖面有限，一些重大的探测活动还需与俄罗斯、欧空局合作。
多星定向是极大挑战
“萤火一号”还面临着如何实现多星定向问题。徐世杰指出，多星定向是姿态控制里的难题。往地球传数据时要对地球定向；拍摄火星时仪器要对火星定向；太阳帆板还要随时对太阳定向，这对“萤火一号”的姿态控制来说是极大的挑战。这项技术是否能完美应用，等十月“萤火一号”上天后我们就能一看究竟。(实习生 程宇婕)
■ 延伸阅读
人类勘探火星大事记
1960年10月10日：苏联向火星发射第一枚探测器。4天后，第二枚探测器升空。但两枚探测器均连火星环绕轨道都没有到达。
1964年11月28日：美国“水手4号”开始8个月的火星之旅，于1965年7月成功收集到第一批对地球外其他行星的近距离特写照片。
1971年5月31日：美国“水手9号”升空，成为第一个火星轨道飞行器。它首次拍摄到火星全貌。
1975年9月9日：“海盗2号”发射，实施了3项生物试验。尽管没有寻找火星存在生命迹象，但科学家发现，火星土壤中存在令人惊讶的化学活动。
1996年12月4日：美国发射“火星探路者”，携带“旅居者”号火星车登陆火星。科学家根据发回的大量图片信息判定，火星曾经温暖和潮湿。
2001年4月7日：美国发射“奥德赛”火星探测器，目前仍在火星轨道运行，测试火星的地质和气候，试图寻找火星上生命和水的迹象。2002年，“奥德赛”发现火星表面和近地表层中可能有丰富的冰冻水，但这一问题目前存在争议。
2003年6月10日：携带“勇气”号火星车的美国“火星探测流浪者”号探测器发射升空。
2003年7月7日：“勇气”号的孪生兄弟“机遇”号火星车发射升空。
2007年2月25日：欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器靠近火星飞行，顺利完成利用火星引力调整飞行速度和轨道的任务。
