为何我国的“探火”任务非“胖五”莫属？

为何我国的“探火”任务非“胖五”莫属？

来源：来点科学


2020年7月23日，“天问一号”火星探测器从海南文昌航天发射场成功发射。

2020年7月23日，我国首个火星探测器“天问一号”发射成功。

这次任务是被称作“胖五”的长征五号遥四运载火箭的首次应用性发射，也是我国运载火箭首次执行地球—火星转移轨道发射任务。

那么问题来了，为何我国的“探火”任务非“胖五”莫属？

航天科普专家钱航告诉记者，我国火星探测器“天问一号”由环绕器、着陆器和巡视器组成，重量达到5吨左右。要把这样一个重量的飞行器送入奔火轨道，目前我国只能由我国现役最大的火箭长征五号担纲发射。

长征五号火箭2016年成功首飞，其外形巨大，总长约57米，箭体直径达到5米——此前我国现役火箭箭体直径最大的只有3.35米，因此被亲切地称为“胖五”。“胖五”不仅是我国目前最高、体积最大的火箭，也是运载能力最强的火箭。

钱航说，发射深空探测器，需要运载火箭提供足够的发射能量，使探测器获得足够大的初始速度。在分离速度确定的条件下，重量越大的探测器，所需要的发射能量也越大。

他告诉记者，在长征五号火箭出现之前，当时运载能力最强的长征三号乙运载火箭，大约可以将两吨左右的探测器送入地火转移轨道，而长征五号运载火箭的地火转移轨道发射能力，超过了5吨。所以说“探火”任务，只有“胖五”能够胜任。

据钱航介绍，人类探测火星的方式与探测月球的方式基本类似，包括环绕探测、着陆探测、巡视探测、采样返回探测和载人登陆探测等五种。这其中，采用环绕探测方式可以对火星进行整体普查甚至是全球勘测；采用着陆探测和巡视探测方式可以对火星进行区域性详查；采用采样返回探测和载人登陆探测方式可以对火星进行区域性精查。

不过，它们按前后顺序来说技术难度是越来越大，所以一般都采用循序渐进的方针，先进行环绕探测，然后进行着陆探测、巡视探测、采样返回探测，最终进行载人登陆探测等。

钱航说，截至目前，人类在探月的历程中，这些探测方式都采用过，但每次发射基本上只采用其中的一两种探测方式。与月球探测相比，由于火星和地球的距离比月球和地球的距离遥远得多，探测火星的难度也比探测月球的难度大得多。因此，至今人类对火星的探测只采用过环绕探测、着陆探测、巡视探测方式，未来的目标是对火星进行采样返回探测和载人登陆探测，但难度、投资和风险都将很大。

“一次发射完成多种探测的好处是可以‘少花钱，多办事’，但技术复杂，风险很大，所以一般很少采用。”钱航说，目前，只有美国成功实现过一次发射完成环绕探测和着陆探测。欧洲曾两次进行类似的火星探测活动，但都只完成了环绕探测，着陆探测均以失败告终。

如今，我国实施的首次火星探测任务，通过一次发射将完成火星环绕、着陆和巡视三项任务，在钱航看来，“起点很高，同时也具有很大挑战性”。（记者邱晨辉）

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