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火星探测首战告捷:日本H

 一点进步 2020-07-22

1.概述

2020年7月20日凌晨6点58分14秒(北京时间5时58分14秒),搭载阿联酋“希望号”火星探测器的H-2A火箭在种子岛发射中心准时发射,约一小时后器箭分离,探测器顺利进入400km预定轨道,发射取得圆满成功。

本次发射原定7月14日,但由于日本连遭梅雨天气影响,导致多次推迟。因2020年初开始的疫情的关系,火箭发射面临比以往更加复杂的情况。本枚火箭从组装运输到发射全程严格采用疫情隔离等相关措施,精简工厂员工,简化交接流程,并取消发射现场观摩。

火星探测首战告捷:日本H-2A火箭搭载阿联酋火星探测器成功发射!

发射现场图

2.探测器

“阿联酋火星任务”(Emirates Mars Mission,EMM)由阿联酋总统于2014年7月宣布,目的是丰富阿联酋工程师的能力并增强人类对火星大气的了解。阿联酋在宇航科技和太空飞行器的设计制造方面可以说经验非常有限,国家太空总署成立仅仅6年。因此阿联酋和美国科学家们并肩设计、建造火星探测器的内部系统和探测器上装备的三台科研考察仪器。

“希望号”是一个重1.5t的探测器,火星探测器的研发大部分是在美国科罗拉多大学博尔德校区的大气与空间物理实验室LASP进行,也有相当一部分工作是在迪拜的穆罕默德·本·拉希德太空中心(MBRSC)完成。一切顺利的话,“希望号”将历时7个月,飞行4.935亿公里,2021年2月进入火星轨道,5月前后正式在轨运行,届时正值阿联酋成立50周年。“希望号”有望成为第一颗真正的火星气象卫星,为科学家首次提供火星每年每季每天的全球气候变化图景。

火星探测首战告捷:日本H-2A火箭搭载阿联酋火星探测器成功发射!

“希望号”火星探测器

3.H-2A火箭

H-2A系列火箭是由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)领导,三菱重工牵头研发和制造的日本主力运载火箭。本次任务采用H-2A-202型,202代表火箭一子级捆绑两枚固体燃料火箭(SRB),箭高63m。H-2A火箭共有4型,最高版本H-2A-2024型,捆绑两枚固体燃料火箭(SRB)+四枚小型固体火箭(SSB),箭高67m。

火星探测首战告捷:日本H-2A火箭搭载阿联酋火星探测器成功发射!

H-2A火箭型谱

本次发射是首次日、美、阿三国合作展开航天任务,是日本今年发射的首笔商业订单,今年预计日本还将发射英国通讯公司的卫星。对于发展H-2A商业发射业务的三菱重工来说,这是公司接到的第四笔商业发射订单,此前三笔订单分别是:2012年5月18日发射韩国地球观测卫星“阿里郎3号”;2015年11月24日发射加拿大电信卫星(Telesat)公司的电视转播通信卫星;2018年10月29日发射阿联酋首颗国产“哈利法”地球观测卫星。未来三菱公司希望能继续保持这个势头获得更多海外市场的发射订单。

有关媒体曾经一度认为,阿联酋此前同印度达成了“希望号”探测器发射的相关协议,但由于近年来印度国内存在不安因素,航天技术令人不敢打包票。另外虽然看上去曾经成功发射火星探测器的美俄等似乎更有竞争优势,然而阿联酋却最终选择了日本作为发射国家。分析其原因,一是日本一方面出于政治、能源等方面的考虑,首相频繁游走于中东国家,积极塑造与中东国家的友好合作形象;二是H-2A火箭在此之前拥有骄人战绩,41次发射仅有一次任务失败,自2005年以来已经连续36次发射成功,具备极高的可靠性。三是作为日本现役主力运载火箭,H-2A采用两级液态氢氧推进模式,LEO最大运力15t,GTO最大运力6t,运载能力可观。四是在深空探索方面,2003年日本成功用M-Ⅴ火箭发射了隼鸟一号探测器,于2010年6月第一次为人类从丝川小行星上带回了微粒子样品,2010年日本又使用H-2A火箭成功发射了“拂晓号”金星探测器以及“伊卡洛斯号”太阳帆航天器。虽然笔者对于阿联酋为何忽略美国而选择性价比不高的日本火箭(H-2A火箭发射价格约9000万美元)仍存疑虑,但是阿联酋本身具有“土豪”属性,在资金方面应该不做最主要考虑。选择与日本合作,除了因为日本在航天发射方面的技术实力、深空探测经验以及近年来其在商业发射上所做的相关努力,很大程度上是考虑早在2016年两国就太空探测任务签订协议,并且基于2018年成功发射阿联酋卫星的合作基础,阿联酋此次选择H-2A火箭承担火星探测任务也就不足为奇了。

4.总结

2020年是火星探测窗口期,在窗口期内火星到地球的直线距离最短(5000 万千米左右),探测火星所需时间更短、所携燃料更少、成本更加低廉。这种机会每26个月出现一次,下一次窗口期将是2022年秋季。

2020年将有3个国家相继开展火星探测任务,阿联酋“希望号”火星探测器是今年的第一发,成功为中国、美国打了头阵。

中国计划本月23日使用长征五号搭载“天问一号”火星轨道器和火星车,预计将于2021年2月进入火星轨道,4月23日在火星着陆。美国则计划在本月30日使用宇宙神5型火箭搭载“毅力号”火星车和“机智号”直升机登陆火星。

此前,欧洲空间局(ESA)和俄罗斯航天集团 (Roscosmos) 于2020年3月宣布原本计划在 2020年7月发射的火星探测车将推迟进行。声明表示,联合项目小组评估了项目风险和时间表,为了确保火星任务不出差错,还需要更多时间进行相关测试,因此决定将探测任务的发射时间推迟至 2022年。此外,日本有计划2024年通过H-3火箭实现本国火星探测。

以月球、火星为目标的深空探测体现了人类对于了解宇宙、探索未知的不懈追求,相信在世界各国对于深空探测的努力发展和携手推动下,人类进入深空的脚步将走得更快、更远。

让我们期待预计本月23号执行的“天问一号”圆满成功!

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