火星无法满足胃口!天问一号飞船发射在即,又添两款宇宙重器

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东方红一号人造卫星、神舟五号载人飞船、嫦娥一号绕月卫星是我国航天史上的三座里程碑,今年7月长征五号遥四运载火箭将在海南文昌发射场搭载天问一号火星飞船升空,此次发射是我国首个行星探测任务,乐成后毫无疑问将成为中国航天的第四座里程碑。

天问一号火星飞船

纵观我国各项重大航天工程都有一个鲜明特点,就是起步晚、起点高、速度快。俄罗斯航天局局长曾对嫦娥一号绕月卫星有如此叹息:我们用10年完成的事情,中国同行只用两三年就完成了

不仅嫦娥探月如此,载人航天、北斗导航、高分辨率对地观察等一系列工程皆是如此。例如,载人航天工程中我们只用11艘神舟飞船、1艘货运飞船、两座空间实验室就攻克了制作大型空间站所需的大部门技术,而美国实现这一目的的发射任务量是我们的两倍不止。如今正在快速推进的天宫空间站更是由最初的“一居小户型”演变为具有国际领先水平的“大三居”。

天宫空间站

我们之所以能够有如此迅猛的突破总结起来有三点原因:1.时间上的后发优势;2.全球配套最齐全工业链条;3.强大的国力。

后发优势条件下一系列新技术得以应用,高效率推进工程突破,工业链条与强大国力支撑让我们有条件有能力去实现更高目的。

天问一号飞船火星车行驶测试

天问一号火星飞船也是如此,通过一次发射即可实现绕、落、巡火星三大工程目的。以软着陆的国产火星车为例,该车体格比勇气号、机缘号更大,意味着越障能力、行驶速度等硬指标显着优于后者,同时进一步拓展了蠕动与蟹行功效,综合技术水平大幅度领先于勇气号与机缘号。

以勇气号、机缘号发射部署时间盘算,天问一号任务的乐成实施将使我们一步跨过美国半世纪探火历程。

一步跨过美国半世纪探火历程背后则是深空探测体系能力整体跃升,之前有不少人对印度发射曼加里安号绕火卫星,以及日本隼鸟系列小行星探测器铭心镂骨,事实上这两个项目如果没有美国深空测控网支持是不行能成行的项目。

美国深空测控站

此前也有人以为我国迟迟不开展火星探测是因为火箭运力不够,而事实并非如此。长征三号乙火箭可以轻松发射3倍于印度曼加里安号的绕火卫星,通过两次发射同样可以实现天问一号火星飞船的发射任务。

早在嫦娥二号任务时其时设计人员就想让这艘探测器飞往火星,但最终没能成行,原因不是火箭,而是因为其时深空测控网并没有做好准备。

嫦娥二号拍摄的月球让森K环形坑

如今我们之所以敢于大手笔实验难度最高的绕、落、巡火星任务的原因,就是我们已经建成仅次于美国位列世界第二的深空测控网。

深空测控网最佳布站方案是每隔120度经度,纬度在南北纬30至45度之间。我国则充实使用领土工具跨度,在领土西端的喀什以及东端的佳木斯兴建了两座深空测控站。

佳木斯深空站64米口径射电天线

喀什站有一座35米口径天线,佳木斯站则是64米大口径天线,测控距离可以触达火星。两座深空站在嫦娥二号任务时开端投入使用,这说明嫦娥二号团队其时想去火星的提法并非没有凭据,只是因为两座深空站刚刚投入使用处于初期试验阶段,因此没有贸然选择火星。

在后续嫦娥三号、四号任务中我们在阿根廷兴建的萨帕拉外洋深空站也投入使用,与海内两座站点组成了我国的全球深空测控网,对深空航天器测控笼罩率到达了90%。

萨帕拉外洋测控站

克日,深空测控领域又传来了两则喜讯,首先是喀什深空站3座35米口径天线阵已经完成建设,正在举行最后的调试事情,再就是天津武清70米口径高性能吸收天线GRAS-4完成了反射体整体吊装,这两处天线设施都将为天问一号火星飞船提供测控服务。

GRAS-4天线反射体吊装

GRAS-4高性能吸收天线的完工同时也是“基建狂魔”实力的一次外溢,该天线为轮轨式全可动卡塞格伦天线,总重2700吨,相当于两艘056型护卫舰,主反射面直径70米,由16圈共1328块高精度实面板组成,面积堪比9个篮球场,天线事情在S、X、Ku频段。

喀什测控站深空天线组阵

GRAS-4项目工期紧任务重,要求两年之内完成从设计到吸收的全部流程,为了满足项目要求,承建方与天线研制方接纳土建工程与天线研制同步举行方案。

刚刚完成的反射体吊装重量就高达数百吨,可以说这个项目是“基建狂魔”与电子技术飞速跃升的融合体,根据计划GRAS-4型70米口径天线将于今年10月完全具备火星探测数据吸收能力。

为什么在我们已经具备火星测控能力之际还要兴建这两处天线设施?

GRAS-4型70米口径全可动射电天线

首先,喀什深空站原先只有一座35米口径天线,岂论是天线吸收信号的敏捷度,还是指令信号发射能力都不及佳木斯站64米口径天线,而新建的三座35米口径天线,将与原有一座35米口径天线举行组阵使用,可以实现与佳木斯深空站一样的测控能力。

其次,天津武清70米口径天线并非深空测控网所属天线,而是属于中国国家天文台所有的VLBI天文观察网天线,但它同样将用于天问一号火星任务测控。

嫦娥一号绕月卫星

VLBI天文观察网早在嫦娥一号任务时就已经开始为深空测控服务,其时我国航天只有USB测控系统,其最远测控距离不凌驾8万公里,主要服务近地轨道以及地球同步轨道卫星,难以笼罩38万公里月球轨道。任务团队提出可以基于我国VLBI天文观察网优异的航天器测角能力,联合USB测控系统的测速测向功效,组成团结测控网,就可以准确盘算出嫦娥一号卫星的空间三维位置。

现如今岂论是航天系统所属深空测控网,还是天文系统的VLBI天文观察网都已经是兵强马壮,在70米口径天线建成之前,上海天文台也已经有65米口径天马射电天线,同时乌鲁木齐、昆明等地另有40米、50米等多部大口径天线。

上海天马射电天线

在新天线设施兴建之前,我国深空测控网就已经拥有触达冥王星以及天阳系边际空间的能力,曾先后于2015年6月11日、2017年5月19日对飞越冥王星的新地平线号探测器,以及坠入木星的朱诺号探测器乐成举行了数据吸收试验。现如今随着新天线设施的加入,我国深空测控实力将获得进一步夯实。

坠入木星的朱诺号探测器

要知道在第五其中国航天日命名的天问一号火星探测任务是附属于天问行星探测工程,这是一个系列探测工程,这些天线设施简直要用于火星项目,但它们的目的与能力却远远不止于火星。

2022年我国还将要发射小行星-彗星探测器,2028年计划发射火星采样返回飞船,2030年另有木星系探测,后续另有太阳系边际探测任务,这些深空探测任务统称为“天问行星探测工程”。

国产小行星探测器为期十年的太空流离

我国深空测控系统也必将陪同着任务距离的拓展而继续壮大,现在新疆昌吉州奇台县正在制作110米口径全可动天线,建成后将逾越美国绿岸全可动天线,一举使我国深空测控装备的技术水平问鼎世界巅峰。在服务航天器测控的同时,它还将在天文宇宙观察与搜寻地外智慧生命领域发挥关键作用,日益强大的深空测控能力用实际行动宣示着我们将如何践行星辰大海的梦想。