2021年5月15日,經過7個月航行、地球-火星軌道轉換、抵達火星、繞行火星後,天問一號火星探測器成功登陸。這是中國在FAST太空望遠鏡、太空軌道飛機、月球往返載運月岩、天和號核心艙成功發射後,太空探索的另一創舉。不同於其他國家的失敗經驗,中國首次發射天問一號便成功登陸。此舉也顯示中國在航太基礎設施、材料科技水準、人才培育養成等方面確實有重大進展。
長征五號B型運載火箭
2020年7月23日,長征五號(胖五)成功發射天問一號火星探測器;2021年4月29日,長征五號B型成功發射天和號核心艙,並進入離地350-400公里高度的軌道。中國太空站由核心艙、實驗艙、貨運太空船、太陽能板組成。未來,中國仍將持續發射作業,載運實驗艙、天舟二號貨運太空船等進入軌道,完成太空站的組裝作業。
長征五號具備圓胖的中央貨艙段,有寬敞的載貨空間。長征五號配備4具助推器,可載運重量級貨物。依照中國說法,長征五號是「二級(節)半」火箭。其中,中央貨艙段為二級(節)設計,而4具助推器則為半,加起來就是二級(節)半。長征五號B型貨艙段可容納天和號核心艙,性能和美國太空探索公司(Space X)配備3支可回收推進段火箭的重型獵隼(Heavy Falcon)相當。該型運載火箭的成功發射,不僅為後續太空探索提供服務,更讓中國進一步搶食全球商業火箭發射的市場大餅。
長征五號的火箭引擎,為氫氧火箭引擎和煤油燃料火箭引擎,燃料成分列為機密。長征五號發射後,在1分鐘內突破音速;4具助推器燃燒完畢後、脫離並落入公海,再由中央貨艙段的二級(節)推進;第一級(節)燃燒完畢、分離後,再由第二級(節)點燃火箭引擎推進,待加速完成後關閉引擎;此時,貨艙前端整流罩脫離,以便施放核心艙。本次發射的長征五號B型,在運送核心艙至軌道高度、燃料耗盡後,大部分殘骸於落入大氣層時會焚毀,僅有極少數零件墜入印度洋-阿拉伯海附近海域,並未造成地面危害。至於某些國家或媒體的質疑,純屬無稽之談。
天問一號火星探測器
天問一號分為著陸器和環繞器(通訊艙),在脫離第二級(節)貨艙後,便展開太陽能板充電。後續,要航行7個月(210天)才能抵達火星。之後,開始進行繞-落-巡等階段作業。
登陸火星時,最危險的階段就是進入大氣層。著陸器和環繞器(通訊艙)分離後,便高速衝向火星大氣層。由於著陸器已在太空航行約7個月時間(210天),太空溫度約攝氏零下180~270度左右。因此,隔熱墊在歷經長時間的低溫,瞬間面臨火星大氣層的摩擦高溫(攝氏1000~2000度),焚毀風險極高。目前,全球各國成功登陸火星的機率低於50%,其中又以美國占多數。
著陸器穿過火星大氣層後,便施放減速傘以降低速度。最後,由下方的火箭噴嘴減速並降落地面。祝融號巡視器採用輪型自走方式,脫離著陸器並自行移動。因火星距離太陽較遠,祝融號巡視器具備4片太陽能板,登陸火星後便展開充電。太陽能板展開後的形狀像蝴蝶,可依照太陽的位置而調整角度,以獲取最大能量。
此外,祝融號巡視器還配備活動式攝影機、鑽探機具、分析儀器、通訊裝置等,可將影像資料傳給環繞器(通訊艙)、再回傳地球。任務結束後,該機組便長留火星,成為人類登陸的註記。
環繞器(通訊艙)
環繞器(通訊艙)配備發射/接收天線、超低頻接收天線、科學研究雷達、火星能量粒子分析儀、火星離子和中性粒子分析儀、火星礦物光譜儀、中/高解析度相機鏡頭、磁強計等。繞行火星時,環繞器(通訊艙)拍攝多張灰白-彩色照片,並回傳地球。
祝融號巡視器
祝融號巡視器配備穿透雷達低頻收/發天線、穿透雷達高頻收/發天線、火星氣溫/氣壓計、雷射標定校準盤(LIBS)、雷射誘導擊穿光譜儀(LIBS)、火星地表成分檢測儀(二維指向反射鏡光學透鏡)、導航地形攝影機、多光譜相機/校準盤、火星風場探測儀、收音麥克風、磁強計等。著陸器登陸火星後,祝融號巡視器脫離著陸器並開始進行探測任務。
(作者係全球新武器大觀網版主)