火星,这颗距离地球最近5000多万公里、最远4亿公里的行星,一直吸引着无数人的目光。火星探测,是当前国际前沿的科技创新活动。
中国航天报:11月14日,河北怀来的地外天体着陆综合试验场,中国火星探测任务首次公开亮相。据介绍,中国首次火星探测任务计划于2020年择机实施,目标是通过一次发射任务,实现火星环绕和着陆巡视,开展火星全球性和综合性探测,并对火星表面重点地区精细巡视勘查。
与我国探月工程“绕、落、回”的三步走规划相比,火星探测将通过一次发射,实现火星的环绕、着陆和巡视探测,任务不可谓不艰巨。而安全着陆,可以说是火星探测任务最艰巨的挑战之一。
“探测器发射之后,大约需要经过7个月左右的时间飞行抵达火星,最后在火星降落只有7分钟的时间,因此这是最困难、挑战最大的一个环节。而与地球的自然环境相比,火星有很大的不同,其中重力只有地球的1/3。”中国首次火星探测任务总设计师张荣桥表示。
任务如此艰巨,我们去火星的理由是什么?
其实,出于对外太空和地外生命的好奇,以及火星与地球在环境等方面的相似性,人们对火星探索一直抱有浓厚兴趣。这么多年来,关于火星的科幻作品层出不穷, 从儿时熟悉的“马丁叔叔”,到近年热映的《火星救援》,火星寄托着人类无数太空梦想。
专家表示,研究火星可以给人类带来很多启示。火星是太阳系中与地球最为相似的行星,火星不仅有大气,也有适宜的温度,还和地球有着相似的自转周期。研究火星与地球的异同,互为参考,是极具价值的基础研究。
在2018年,有国外媒体发表文章称,科学家在火星南极冰盖下发现了液态水存在的证据。这一发现再次点燃了人们对于火星这颗红色星球的探索热情。有科学家曾从5个方面分析了火星探测的科学意义,如探索火星上的生命存在,研究火星磁场长期演变,研究火星的大气和气候的演化过程,对火星地形、地貌特征与分区研究等,都具有重要的科学意义。
如此来看,火星定是非去不可了!不过,只有前期试验做得好,咱们的技术才能更完善,信心才会更充足,火星探测任务才能更好实现!这就对试验场地和设施的要求很高了!
河北怀来试验场是亚洲最大的地外天体着陆综合试验场,模拟了火星重力环境。试验塔架高约140米,通过上方的环形盘架连接成柱形的钢体结构,形成的内圈直径120米,空间足以满足模拟火星降落过程所需要的空间;中间的红色平台通过36根钢缆进行固定,可以为探测器提供火星的重力环境,并能精确跟随探测器的下降过程;地面则铺设了特殊的材料,并形成坑或者坡的形状,以模拟火星表面的环境。
张荣桥介绍:“这次实验主要是模拟从70米高度塔器分离,在67米高度上悬停,在这个高度上寻找地面的安全着陆区,然后避障下降到20米高度。”
说到这儿,又得夸夸咱们航天人了。
中国航天科工三院31所三发公司承担了该试验场指挥控制系统建设,试验当天,设计人员在现场圆满完成试验保障任务,各系统运转正常,数据处理及控制系统高效匹配。
形象点儿说,他们做了火星探测试验场的“中枢”和“鹰眼”!
火星着陆地面综合试验场项目属于新建试验场项目,主要用于模拟着陆器在火星地表条件下的各种运动姿态。指挥控制系统是整个火星着陆地面综合试验场的中枢部分,与探测器系统、着陆试验架分系统、地面测量分系统等存在数据接口,是试验场的数据中心。
为了满足任务书需求,项目组综合分析了技术要求,学习和了解了指控系统构成和试验操作人员意见需求,结合多年来积累的建设经验,对该项目进行了总体架构设计和关重件设备的选型,量身定制出包括试验场指挥系统、视频监控系统、数据处理与存储系统、网络传输系统、指挥显示系统、指挥调度系统、时统系统在内的全套智能化指挥控制系统,提供从方案设计到方案实施、交付使用、运行保障全套提供解决方案。具备高可靠性、可扩展性、先进性、实用性、保密性等应用特点。
据项目负责人介绍,全套系统应用了当今世界上先进成熟的信息和电子技术,整个系统功能和性能设计立足于着陆器试验场的要求,合理布局,使用便捷,具有高度的安全性、可靠性和稳定性,符合工程实际需要的国内外有关规范和地方政府的相关法律法规要求。充分利用现有资源降低系统成本,具有较高性价比,同时兼顾系统可扩展性以满足后续需求,确保系统长期运行的最佳经济效益。
在试验现场,指挥控制人员通过终端显示设备实时掌控着陆器试验状态,准确发出试验指令。这看似简单的实时回传画面背后得益于全套的视频采集系统建设,首次采用了前端无人机实时捕捉着陆器运动轨迹及姿态,并与固定视频采集设备相结合,确保对整个试验过程的全方位精准把控。
与此同时,功能强大的数据处理与存储系统为试验数据处理判定及指令传输提供了技术实现的可能。
项目团队定制开发了一套完整的数据处理与存储交互系统,能够准确接收分系统回传的测试数据和状态信息数据,通过强大的数据库管理对其进行解析、分类、处理、记录、存入,方便日后试验数据追溯。同时系统还具备有安全监控功能,能够实时监测指挥控制系统内设备运行状态,若出现异常能够及时发送报警信息或错误代码,确保实时应急操作。动静结合全系统发力确保指挥控制系统高效运转,有力保障试验顺利进行。
航天人的努力让火星探测任务越来越近。距离2020年也就一个多月了,让我们拭目以待!
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