“萤火一号”借船出海我国首个火星探测器与俄罗斯探测器联合发射陈承

　　本报记者 陈承 上海报道

　　“荧惑”——这是中国古人对火星的称呼。

　　尽管距地球最近距离约为5500万公里，最远距离超过4亿公里，这个橘红色的行星从未被忽视。

　　这一次，研究火星的部分科学家聚集在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场。这个距离中国酒泉航天发射中心直线距离2000多公里外的地点，已经做好了发射准备，时刻等待着发射窗口，将“萤火一号”送入太空。

　　继“神舟八号”与“天宫一号”完成中国首次在轨交会对接后，官方媒体《央广新闻》最新报道，11月8日至20日，中国首个火星探测器将择机发射升空。

　　“萤火一号”搭载在“福布斯-土壤”探测器上，此番俄罗斯研制的火箭将把这两枚人造卫星同时发射升空，大约花费10个月左右的时间，飞行3.5亿公里后抵达火星轨道。此后，两枚人造卫星将适时进行分离，分别绕火星和火卫一卫星进行探测。

　　“‘萤火一号’项目是中国第一次与国际进行深空探测合作”，中国空间技术研究院研究员庞之浩说，“一旦成功，它将成为今后中国采取类似合作模式的极好推广。”

　　事实上，在此次“萤火一号”项目的各阶段，来自俄罗斯和欧洲航天局的力量，将在其中扮演不可或缺的作用，在发射、测控等重要环节，“国际合作”成为贯穿此次中国探测火星项目的关键词。

　　多方的合作缘于各国对火星的企望，著名天文学家卡尔·萨根曾应美国宇航局之邀，列出了人类探测火星的多个理由，诸如火星是地球上人类可以探索的最近行星；大约40亿年以前，火星与地球气候相似；从长期看，火星是一个可供人们移居的星球等等。

　　火星首迎中国客

　　负责发射“萤火一号”的是俄罗斯研制的“天顶-2SB”运载火箭。

　　该火箭负责运送“福布斯-土壤”探测器，“萤火一号”搭载在“福布斯-土壤”号上，在进入火星轨道并适时分离后，将分别绕火星和火卫一进行探测。

　　火卫一是一块长为26.8公里的巨石，是火星两颗卫星中较大的一颗。庞之浩介绍，成功入轨后，“福布斯-土壤”号中的土壤采样探测仪将着陆于火卫一表面，采集土壤样本后搭上返回舱，于2013年踏上返回地球的旅程；而中方的“萤火一号”则不返回，在完成约一年的火星探测任务后，可能最终将因火星引力作用，往火星大气层方向坠去。

　　对于这两颗高精尖技术的人造卫星，常人难以有直观感受。

　　按照专家介绍，相比于“福布斯-土壤”卫星约1100千克的质量，“萤火一号”是其十分之一重，仅约115千克，属于“微小卫星”，外形大约仅相当于普通电视机大小。

　　“萤火一号”进入太空后要过一个大难关：当火星运行至探测器和太阳之间时，“萤火一号”便处于火星的阴影中，届时空间温度将低于零下200摄氏度，最长可持续8.8小时。在此期间，以太阳能为主要能源的“萤火一号”将无法接收到阳光。

　　庞之浩称，这是人类进行火星探索必须解决的一大障碍。2008年，美国“凤凰”号火星车就曾经历低温故障，最终“冻死”于火星表面，提前结束了任务。

　　而为了提前练好内功，2009年2月中国已成功进行“萤火一号”低温环境试验，将其置入零下260摄氏度的环境中休眠8.8小时后，“萤火一号”上的16台单机均被成功唤醒，并可正常工作。

　　待入轨后正常运行期间，“萤火一号”将承担一系列繁重的科学探测任务：包括“探测火星的空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律”、“探测火星大气离子逃逸率”、“探测火星地形、地貌和沙尘暴”和“探测火星赤道附近的重力场”四大目标。

　　庞之浩在接受本报记者采访时称，设定上述目标是基于研发能力和开展后续火星探测计划的考虑：“大多数火星探测卫星都是在距离火星表面数百公里的极地轨道运行，所以很难探测火星的高层大气和电离层，但是掌握这两个数据对未来人类登陆火星非常重要，而‘萤火一号’就能探测到这些数据。”

　　庞称，上述探测目标均是为了探测火星空间环境，且并未重复此前他国已有探测项目，因此对2013年中国开展独立自主的火星探测项目，起到了先导作用，同时也为下一步探测储备了部分技术。

　　“借船出海”：国际航空合作里程碑

　　此番负责“萤火一号”发射任务的拜科努尔航天发射场由前苏联建于1955年6月。冷战结束后，发射场归属哈萨克斯坦，俄罗斯每年向哈方支付租金，发射场实际上主要承担着来自俄罗斯的航天发射任务。

　　“由于时间紧张、资金有限、没有经验等诸多制约因素，使得中国考虑将‘萤火一号’搭载在俄罗斯火箭上发射”，庞之浩称，“搭载在俄方火箭上发射，可以避开一系列技术问题；而对于俄方来说，其运载火箭也都有搭载余量。”

　　而这也是中国首次将空间探索卫星委托别国发射。对此，庞之浩用“借船出海”来形容。

　　实际上，为了赶上这艘船，“萤火一号”的研制时间大大短于预期，“火星探测器的研制周期通常需要五年”庞之浩称，“但‘萤火一号’的研制时间只有23个月，主要原因就是为了赶上与俄罗斯合作的进度”。

　　2007年3月，国家主席胡锦涛出访俄罗斯期间，与时任俄罗斯总统普京共同见证了中俄两国航天局签署相关协议，确定中国将与俄罗斯联合探测火星和火卫一，被认为是“中俄两国航天合作历史上的重要里程碑”。

　　中国开始研制“萤火一号”，正是那次签署协议之后。“福布斯-土壤”号原定于2009年10月发射，当时留给中方的研制时间不到两年。此后，由于俄罗斯方面出现技术问题，两国联合探测火星的计划才被延后至2011年。

　　“萤火一号”的国际合作并不局限于发射。

　　由于火星距离地球遥远，庞之浩透露，仅凭中国自有的深空测控网无法完成对“萤火一号”的测控，因此中方已与俄罗斯和欧洲航天局合作，利用三方深空探测网联合实施测控通信。

　　“萤火一号”借船出海

　　“测控分为两大类，即信号的上行和下行，上行指的是地面测控人员对‘萤火一号’发出指令，这对地面测控网的天线发射功率和直径要求很高，中国目前尚不具备相关技术条件，因此将委托俄罗斯和欧洲航天局的地面站，向‘萤火一号’发送指令”，庞称，“下行则由中、俄、欧三方的地面站合作分时段进行接收。”

　　不仅仅因技术难度，庞之浩解释，由于火星和地球的自转、以及“萤火一号”绕火星公转的三者作用，使得地球面向“萤火一号”的一面是不固定的，只有当地球上的某块区域面对“萤火一号”信号方向时，才能接收卫星传来的数据，因此需要地球上不同区域的地面测控站进行合作。

　　据悉，“萤火一号”的探测数据也将由中、俄、欧三方共享。

　　从国际合作到独立自主

　　有赖国际合作，中国在短期内开启了火星探测序幕，不过长远的独立自主模式并未变化。

　　北京天文馆馆长朱进称，中国发展航天工程“肯定还得靠自己”，“国际合作固然是应该的，对各国分摊巨额项目成本有利，但我们也得考虑到，美国、俄罗斯一旦‘不带我们玩’该怎么办”。

　　中国科学院空间科学与应用研究中心主任、“萤火一号”工程科学应用首席科学家吴季此前也公开表示，如果“萤火一号”顺利升空，接下来中国就要进行自主的火星探测。

　　“如果来得及，2016年初就有合适的发射窗口。目前中国有能力将类似‘萤火一号’的微小卫星发射到火星，但我们欠缺深空探测能力。”

　　据悉，目前中国已开始建设深空测控网，北京密云的国家天文台50米直径天线地面站和位于云南的40米直径天线地面站，将成为其中重要组成部分。

　　此外，中国的火星探测计划亦将与“嫦娥”探月工程类似，采用“绕、落、回”，即第一步实施火星环绕探测，并开展软着陆技术验证；第二步实施火星软着陆，开展火星就位探测；第三步则实施火星无人采样返回。

　　而事实上，火星探测也一直是大国争相“角逐”的航天目标之一。

　　庞之浩称，从1960年起至今，人类已向火星发射了41个探测器，其中21次失败，失败率超50%，因此火星被称为“航天器坟墓”，但大国从未停止相关探索。

　　其中，美国是探索火星的主要力量。据统计，自1965年成功发射水手4号行星际探测器飞越火星，并传回21张照片以来，美国迄今已执行了10次火星探测任务。

　　紧随“萤火一号”发射后，美国即将于11月25日发射一部价值25亿美元的“好奇”号火星车，预计明年8月抵达火星。

　　前苏联曾执行了约10次左右的火星探测任务。此次搭载了中国“萤火一号”的俄罗斯“福布斯-土壤”火卫一探测器，是俄在本世纪发射的首个空间探测器，同时也是人类首个火卫一探测器。

　　“火星探测竞争已形成趋势”，庞之浩称。

　　但由于持续的金融危机和负债，美国国内对深空探测似有放缓。据《华盛顿邮报》11月6日报道，11月10日在商讨NASA（美国宇航局）2012财年预算，参议院已批准提供179亿美元的资金，其中15亿美元用于包括火星计划在内的行星科学研究，但众议院希望将预算削减到168亿美元。不过美国白宫官员说，目前还没有作出任何取消火星计划的决定。

　　根据NASA原先的载人火星登陆计划，将于2031年初派出一支太空人队伍乘坐太空船登陆火星，展开为期30个月的来回火星行程，预计耗资高达4500亿美元。

　　“即便美国现在因为经济压力放缓了NASA的太空计划，但从长远看，他们从未放弃2030年前后登陆火星的目标”，庞之浩称。

　　“我们国家的火星探测项目，也不会因为国际形势的变化而改变，我们会根据国情和科研水平制订长远规划，完成火星探测‘绕、落、回’的设想。”