俄"火卫一·土壤"火星探测器失败原因探析(图)

失控的“火卫一·土壤”再入大气层示意图。

俄罗斯航天局发布的“火卫一·土壤”火星探测器发射前照片。

　　上周，俄罗斯联邦航天局局长波波夫金发表声明说，“火卫一·土壤”火星探测器事故原因是由器载计算机遭宇宙辐射影响失灵造成的，结果使“火卫一·土壤”的主发动机在地球轨道上未能按计划启动，导致探测器无法进入地火转移轨道，只能留在近地轨道，并于今年1月15日坠入地球的太平洋。

　　故障原因只能靠推测

　　“火卫一·土壤”是2011年11月9日升空的，发射后由于出现故障而未能按计划实现变轨。此后，俄罗斯联邦航天局成立了以俄罗斯前航天局长科普托夫为首的故障调查委员会调查事故原因，但遇到了很大困难。有位消息人士说：如果能得到探测器碎片，有90%的可能来确定事故原因。但现在既没有碎片，也无法获得遥测信号，因此，故障原因只能靠推测，而无法得出具体结论。俄罗斯曾先后推测了几种可能原因，包括探测器“内部短路”和“受外部冲击”，但似乎都站不住脚，没有说服力。

　　美“雷达干扰”说一度很盛行

　　俄罗斯曾经暗示，“火卫一·土壤”任务失败是因受到位于太平洋的一座美国大功率雷达释放的电磁辐射干扰所致，从而引发探测器的电子器件故障。俄罗斯负责航天军工部门的副总理罗戈津表示，这种说法“不是没有根据”。为此，测试人员模拟了美国雷达站释放等量电磁辐射，“轰击”了一个类似火星探测器的装置，以验证火星探测器是否在电磁辐射干扰情况下会出现故障。

　　对此，波波夫金表示，调查委员会只把这视为原因之一。如果这种说法得到证实，俄罗斯将要求美国参与检验结论的试验。但美国表示，在俄罗斯探测器失灵过程中，美国并未使用所说的位于夸贾林的那座军事雷达设备，当时正在使用的是位于美国西部莫哈韦沙漠和波多黎各的雷达监测小行星，俄罗斯应当从自身查找失败原因，这对他们自己和俄罗斯未来宇宙探索都有好处。美国也拒绝参与 “火卫一·土壤”事故调查。

　　另外，俄罗斯一些航天专家对“雷达干扰”说法也持质疑态度，认为这纯属无稽之谈，该猜测太过“牵强”。将火星任务失败归咎于外部因素，目的是掩盖其航天工业长期以来的下滑现象。最终，波波夫金2月2日表示，地面试验结果证实，美国雷达对“火卫一·土壤”飞行可能产生影响的说法不成立。

　　部件接近过期留下很多隐患

　　此后，俄罗斯又称失败的主要原因是程序员犯了错误，该错误导致探测器上电脑的两条运行信道同时重启。然而这种说法后来也不了了之。

　　2012年1月31日，波波夫金证实，导致“火卫一·土壤”事故发生的主要原因可能是探测器计算机的程序出错，而这是由宇宙辐射影响造成的，从而否定了包括“美国雷达干扰”等在内的一系列与外部人为干扰有关的说法。波波夫金说，“火卫一·土壤”在设计时就应考虑宇宙辐射对火星探测器的影响，应具有防辐射功能。为此，“火卫一·土壤”探测器的研制单位——拉沃奇金科研生产联合体的相关责任人已受到行政处罚。

　　波波夫金承认，“火卫一·土壤”是在资金有限的情况下设计、制造的，其方案本身就存在一定技术风险。他说，“火卫一·土壤”原定应在2009年发射，后因技术原因推迟到2011年。如果俄罗斯2011年不发射该探测器的话，就会被迫承受为其投入的50亿卢布损失。这是因为“火卫一·土壤”探测器的研制与生产时间过长，上面很多部件很快就要超过保质期和使用寿命。

　　另据俄新网莫斯科2月1日电，俄罗斯一名火箭航天领域专家认为，空间辐射对“火卫一·土壤”造成致命影响的说法令大家都好过，因为这可以免于查找俄罗斯最大航天科学任务事故的责任者。这名不愿透露姓名的专家说，把火星探测器故障归咎于空间辐射的做法在早期太空探索时代较多。

　　任务复杂成功几率并不高

　　从1962年至“火卫一·土壤”上天之前，苏联/俄罗斯共发射了18个火星探测器，但大部分都失败了。1991年苏联解体后，由于社会、经济等领域发生了一系列重大变化，俄罗斯只在1996年发射过1个空间探测器——“火星-96”，但因火箭故障而失败，使俄罗斯的火星探测活动遭受重创，从此一蹶不振。

　　“火卫一·土壤”是俄罗斯在本世纪发射的首个空间探测器，难度极大：一是因为苏联/俄罗斯以往探测火星的成功率不高，而这次又是人类首次向火星发送采样返回探测器，所以技术十分复杂；二是政治压力较大，有专家分析认为俄罗斯很想以此一鸣惊人，重振航天大国的昔日雄风，而且它还搭载了较多国外探测设备，因此似乎只许成功，从经费上讲，俄罗斯也失败不起了。

　　其实，仅从技术上分析，进行火星采样返回太复杂了。不要说对于苏联/俄罗斯这种火星探测成功率低，且多年没有发射火星探测器的国家来讲技术难度极大，就连近10多年一直进行火星探测、且成功率较高的美国来说也没有进行过，美国的首次火星取样返回任务已多次推迟，目前可能定在2022年进行，以确定火星上是否有生命。因此俄罗斯“火卫一·土壤”上天本身就具有较大的风险，其失利是非常可以理解的，只是很少有人想到失利会来得这样早。

　　延伸阅读

　　火星号称“探测器的坟场”

　　火星历来是一个危险的目的地。50多年来，世界各国先后向火星发射了40多个各类探测器，但一半都以失败告终，所以火星被称为“探测器的坟场”或叫“死亡星球”。那么，为什么探测火星这样难？

　　路途遥远夜长梦多

　　火星探测之所以使人们产生败多胜少的印象，原因有多方面，但其中一个重要原因是人类对它的探测较多，仅次于月球探测，这是因为人类发射的探测器飞经地外的第一颗行星就是火星，人类探测器第一次围绕运行、第一次着陆以及第一次漫步的行星也是火星。

　　另外，从地球到火星路途遥远，探测器要飞几亿千米、半年左右才能到达火星，比月球探测要复杂得多，对轨道设计、运载火箭、控制、通信、电源等技术都提出了很高的要求，所以火星探测更容易出现故障。

　　情况不明误打误撞

　　失败多还有一个原因是人类目前对登陆地点的环境了解甚少，因而使火星探测器在登陆时很困难，失败率高也就不足为奇了。人类目前还没有掌握在火星表面上一个精确位置进行可控制登陆的技术，所以当探测器登陆火星时，就有可能会进入岩石地带或其他类型的复杂地形。为此，在设计火星车时要考虑使它能经得住一些东西的碰撞，同时还要具备承受可能进入任何恶劣环境的能力。

　　虽然从照片上看，登陆点四周很平坦，但这可能只是假象，因为火星表面尤其是平原地带有可能布满灰尘，谁也不敢保证登陆点四周没有被火山灰覆盖的陷阱，一旦陷进去，麻烦可就大了。

　　环境复杂条件恶劣

　　火星环境复杂、恶劣也是造成火星探测器经常“阵亡”的主要原因。火星大气密度只有地球大气密度的1%，因而辐射严重，美国勇气号火星车的存储器就曾因为强辐射而出现故障。火星上的沙尘也很大，其尘暴有时是地球上12级台风的6倍，持续时间可达半年，美国“火星探路者”最后就是因沙尘覆盖了太阳能电池板而无法工作了。

　　火星上温度很低，赤道上的平均温度只有－23°C，与地球南极差不多，而很可能有水的火星两极温度在零下100多摄氏度，这对探测器温控系统提出了很高的要求。

　　一句话，火星探测器的成功与否主要取决于发射、星际飞行、轨道切入、进入大气层、着陆和探测等几个方面。