螢火一號

螢火一號

螢火一號是中國首個火星探測器。主要任務是拍照和探測火星附近空間環境,包括火星的空間磁場、地形、重力場;探尋火星水的消失機制;揭示火星這樣的類地行星空間環境演化的特徵,為中國下一步火星探測打基礎。2011年11月9日4時16分,“螢火一號”和俄羅斯“福布斯-土壤”探測器在位於哈薩克斯坦境內的拜科努爾發射場搭載俄“天頂”運載火箭順利升空。但之後搭載有中國“螢火一號”火星探測器的“福布斯-土壤”探測器未能按計畫變軌,沒有進入火星軌道。台北時間1月16日1時45分探測器碎片於墜落在太平洋海域。

基本信息

簡介

公開展示的螢火一號模型 公開展示的螢火一號模型

螢火一號是中國首個火星探測器,是中俄航天合作項目“中國與俄羅斯聯合開展火星探測計畫”中的中方衛星。

螢火一號由俄方運載火箭發射,並被送入火星橢圓軌道;其後,該衛星將自主完成對火星空間環境的探測任務。螢火一號還將與俄羅斯的“福布斯探測器”聯合完成對火星環境的掩星探測。

“螢火一號”與俄方的火星土壤採樣返回探測器Phobos-Grunt(簡稱“福布斯探測器”)一起由俄運載火箭同時發射,發射地點是在哈薩克斯坦境內的拜科努爾航天發射中心。

2011年11月9日,搭載有中國“螢火一號”火星探測器的“福布斯-土壤”探測器未能按計畫變軌。2011年11月12日,據國際文傳電訊社報導,與發射後困在地球軌道中的俄羅斯火星探測器恢復聯繫的努力已經失敗。俄羅斯太空機構將宣布該任務已經失敗。

命名由來

火星是位於地球軌道外側最近的一顆行星,距離地球3.5億公里,由於它發出特殊的紅光而令人注目。西方把它稱為‘戰神’,中國古代則稱之為‘熒惑’。‘熒惑’諧音‘螢火’,又是中國第一顆火星探測器,故取名‘螢火一號’。

結構

螢火一號兩側是展開的2 x 3塊太陽能帆板,太陽帆板展開將達到7.85米;在衛星有效載荷的主體部分,有多個探測通道;設計壽命是兩年。

關鍵技術

螢火一號數據傳輸速率為:80 bit/s 。功率:90 W(平均)180 W(峰值),關鍵技術:

超遠距離的測控通信

人造地球衛星位置在距離地球約3.5億公里,衛星的測控數傳要克服信號衰減和傳輸時延等困難,實現深空環境下的有效通信,到火星的信號較到地球衛星接收信號要弱幾千倍。

自主控制

而由於火星與地球之間距離甚遠,火星探測器接收地面遙控指令時間較長,環繞火星運行時,地面測控站進行遙控的主動控制能力遠低於地球衛星,因此,對火星探測器星上自主能力的要求大大提高,以降低衛星對地面系統的依賴性,不能夠像地球衛星那樣實時遙控

超低溫度適應與長火影

除此以外,“螢火一號”在整個探測過程中,將遭遇7次“長火影”,時間長達8.8個小時。此時,火星將運行至探測器和太陽之間時,主要依靠太陽能的“螢火一號”為了保存能量,不得不進入休眠狀態。然後,在“長火影”結束後再加電喚醒。而經過8.8個小時的休眠,“螢火一號”的周圍環境溫度達到零下200℃以下,過低的溫度會影響機器休眠時的運行,如果機器被“凍死”,就不能在通電後“活”過來。

熱控技術

不同於地球上適宜人類的氣溫,火星的溫差比月球還要大,“螢火一號”上的熱控技術將受到前所未有的考驗,為此探測器上的熱控裝置是按照最嚴酷的環境來設計應對考驗。

探測任務

“螢火一號”和“嫦娥”的任務其實很類似,只不過探測的對象不一樣。此次“螢火一號”的主要任務是拍照和探測火星附近空間環境,為中國下一步火星探測打基礎。
“螢火一號”拜訪火星時,將共攜帶八件“武器”,包括兩台攝像機、兩台磁強計、離子探測包和光學成像儀等等。“螢火一號”將重點探測火星的空間磁場、電離層粒子分布及其變化規律;探測火星大氣離子的逃逸率;探測火星地形、地貌和沙塵暴;探測火星赤道區重力場。探測火星的空間環境;探尋火星水的消失機制;揭示火星這樣的類地行星空間環境演化的特徵。
通過探索火星的塵暴、近火星空間流星,收集火星大氣數據,對其化學成分進行分析,再加上對火星的地表和地下結構的觀測分析,人類可以發現火星上的生命痕跡。與此同時,中國的“螢火一號”和同行的俄羅斯“福布斯探測器”上具有一些完全相同的火星空間環境探測儀器,能夠在火星實施同時探測,研究火星電離層和太陽風的相互作用。 

發射過程

中俄聯合探測火星計畫 中俄聯合探測火星計畫

“螢火一號”從2006年10月開始預研,2007年6年正式研製。按照中俄合作協定,中方已經完成了初樣的全部研製工作,一顆結構力學星和一顆電性星已於2008年9月29日運抵莫斯科,等待中俄聯合試驗。

按照計畫,對接試驗將於2009年9月下旬完成,然後將會把對接好的“螢火一號”與俄羅斯火衛一探測器一起空運至位於哈薩克斯坦的拜科努航天發射場。

根據預定計畫,“螢火一號”應該在2009年10月6日至16日期間的“視窗期”發射。

發射之後“螢火一號”將在距地面200公里的遠軌道飛行4小時,然後飛到距地面1萬公里的過渡橢圓軌道做26小時的無動力飛行。之後,伴隨著火箭主發動機的再次啟動,“螢火一號”徹底告別地球,進入從地球到火星的雙曲線軌道,和“福布斯-土壤”火星探測器共同飛行11個月。

在聯合飛行的過程中,兩顆衛星通過電纜連線在一起,“螢火一號”的能量由“福布斯”供給。兩顆衛星分道揚鑣後,“福布斯”將轉途去探測火衛一。“螢火一號”則進入繞火星的橢圓形軌道,在“近火點”(距離火星最近的點)800公里、“遠火點”(距離火星最遠的點)80000公里、軌道傾角正負5度的火星大橢圓軌道上,展開太陽帆板,正式開始履行它的火星探測使命。

首次推遲

“福布斯-土壤”火星探測器 “福布斯-土壤”火星探測器

2009年9月,由於“福布斯-土壤”火星探測器得推遲發射,“螢火一號”可能也將推遲發射升空。根據俄科學院的建議,俄方決定將“福布斯-土壤”火星探測器的發射時間推遲至2011年10月,目的是為了進一步保證該項目實施的可靠性。

再次推遲

2011年2月,中國空間技術研究院相關人士表示,經過中俄兩國科學家共同研究,2011年11月是發射火星探測器的最佳視窗時間。經過兩國協調,如果沒有突發情況,最終發射時間將定於11月上旬。

發射升空

2011年10月20日,中科院國家空間科學中心主任吳季在月球與火星探測科技高層論壇上透露“螢火一號”將於11月8日至20日期間發射,預計2012年8月到9月進入火星軌道。

2011年11月9日4時16分,“螢火一號”和俄羅斯“福布斯-土壤”探測器在位於哈薩克斯坦境內的拜科努爾發射場搭載俄“天頂”運載火箭順利升空。

未能變軌

俄媒體2011年11月9日援引俄聯邦航天署訊息說,搭載有中國“螢火一號”火星探測器的“福布斯-土壤”探測器未能按計畫變軌,現環繞地球上空207至341公里的軌道運行,俄羅斯航天局11月10日先後兩次搶救均未成功。

墜落地球

2011年12月,俄方航天專家宣布放棄了接收福布斯-土壤號火星探測器遙感信號的努力。而一同搭載的中國“螢火一號”火星探測器也將隨著福布斯-土壤號火星探測器於2012年1月至2月間墜落至地球。

台北時間1月16日1時45分,2011年11月發射失敗的“福布斯-土壤”火星探測器碎片於墜落在太平洋海域。 根據俄羅斯空天防禦兵航天司令部太空探測中心的情報, 福布斯-土壤 未燃盡的碎片落在惠靈頓島智利南部島嶼)以西1250公里的太平洋海域。

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