航天是人类工业科技的集大成者,它不仅是技术高地,更是综合国力体现。昔日,美国通过阿波罗载人登月计划一举奠定长达半个世纪的科技领先地位,时至今日他们依然在享受着载人登月的战略红利。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

阿波罗-16号登月飞船

那么,如今我们还有没有类似阿波罗登月的机遇窗口呢?答案:有。在接下来的十年里,太平洋两岸将就月球与火星这两颗地外星球展开新一轮技术博弈。

我国围绕月球的工程项目是新世纪载人登月与月面科研站建设,针对火星则是采样返回任务。难度都是世界级,但前者毕竟有阿波罗载人登月纪录,而后者则是连美国此前也未曾涉猎的顶级项目。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

火星表面

火星位于太阳系宜居带外侧边缘,是太阳系内环境形貌特征最接近地球的一颗类地岩石行星,距离地球最远4亿公里,是地月平均距离的1052倍。早在阿波罗载人登月时代人们就梦想着早日实现载人登陆更加遥远的火星,一旦成功人类将成为“多星球物种”。

载人登火星与载人登月一样都需要验证一系列关键技术,比如,中国载人登月前将通过今年发射的“嫦娥五号”验证包括月面起飞、月球轨道对接、月地轨道转移等一系列工程难题,载人登陆火星同样需要“火星版嫦娥五号”。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

我国火星探测两步走

中国人做事向来讲究着眼长远,早在火星工程立项之初我们就确立了一个长远发展规划,不同于嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走规划,火星探测工程则是三步变作两步走,就是一步实现“绕、落、巡”,二步完成“采样回”

第一步,发射火星一号飞船实现对火星环绕、着陆、巡视探测,而嫦娥探月工程为了完成月球绕落巡三项任务则发射了嫦娥一号、二号、三号总计三艘飞船,火星一号之所以敢于在一次任务中就突破三大工程难题,主要缘于嫦娥探月工程积累的深空探测能力。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

嫦娥五号上升器月面起飞

比如,火星一号飞船轨道器使用的3000N发动机与嫦娥五号上升器发动机推力相等,火星一号飞船着陆器使用的7500N大喷口变推力发动机与嫦娥三号/四号/五号着陆器使用的变推力发动机也是同款型号的再升级。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

我国火星一号飞船

​火星一号着陆腿与嫦娥三号/四号/五号着陆腿采用相同的高效吸能合金打造,为服务嫦娥探月工程建设的深空测控网从一开始就考虑到火星、木星、土星乃至太阳系边际探测需求,目前喀什深空测控站正在扩建大口径天线阵列以增强测控火星一号飞船的能力。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

嫦娥四号高效吸能合金着陆腿

完成火星一号绕落巡任务后,我国将在2028年发射火星版嫦娥五号,它与月球版嫦娥五号一样也是由四大舱段组成,分别是推进舱、返回舱、上升器、着陆器,飞船重量也十分相似,火星采样飞船重量大约为8吨左右。

由于地火距离是地月距离的数百上千倍,因此发射难度更大,届时我们将采用火星轨道集合方案,使用两枚运载火箭分别发射由推进舱、返回舱组成的“推返组合体”,以及由上升器、着陆器组成的“上着组合体”,两大组合体将先后进入地火转移轨道,其中推返组合体还可以承担上着组合体降落火星表面的中继通信任务。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

我国火星采样返回任务示意图

上着组合体着陆后将在火星表面工作半年左右,期间搜集火星样本,然后静待从火星发射返回地球的时间窗口,之后上升器将携带火星样本从火星表面发射进入距离火星表面500公里轨道,在那里与推返组合体对接,完成火星样本转移,紧接着推返组合体抛掉上升器进入火地转移轨道,经过约15个月飞行后返回舱将以第二宇宙速度(约33马赫)再入地球大气层,整个任务前后历时将近三年

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

长征三号乙(左)与长征五号(右)

火星采样返回飞船两大组合体将由长征三号乙与长征五号两款火箭分别发射,二者地火转移轨道运力分别是2.7吨与6吨。

实施火星采样返回任务要攻克诸多世界级难题,其中尤以火星轨道交会对接、火星表面发射起飞为最难。数亿公里级轨道交会对接由于通信延迟长达十几分钟,人工很难干预,只能依靠自动交会对接系统,火星表面起飞则要克服数倍于月球的引力。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

火星采样返回任务介绍

权威渠道已经证实我们正在朝着2028年火星采样返回目标推进,美国与欧洲也有在2028年联合实施火星采样返回的任务计划,但两者对比,中国有更大机会成为全球第一个实现火星采样返回目标的国家,因为我们有一项核心优势是他们所没有的,就是政策的连续性。我们可以为一个目标持之以恒奋斗数十年,而不受外界变化影响,反观他们在这八九年时间里将充斥着各种不确定因素。

中国航天发展至今已有六十四年历史,在漫长岁月里我们大多数是跟随式发展,别人有什么我们就发展什么,以期能与之同台竞技,直到一年多前嫦娥四号首登月球背面,我们第一次拥有了“人类首次”这个专属标签。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

嫦娥四号着陆器

嫦娥四号可以视作中国航天从并跑到领跑发展的开局事件,自此之后我国将有一系列极具创造性的航天工程纷纷进入实施阶段。

首先是以一国之力打造比肩国际空间站的天宫空间站,在不久的将来天宫将成为人类部署在近地轨道的唯一天基载人基础设施,其拥有的技术水平与管理架构将实现对现有国际空间站的全面反超。今年第四季度发射的嫦娥五号自动化水平也将远超阿波罗登月飞船,成为人类登月技术新标杆。

火星版嫦娥五号发射时间已定:4亿公里采样返回,历时将近3年-MAAMX

天宫空间站

要知道作为一个占地球人口六分之一的大国,我们应当对人类的发展有较大贡献!2028年将是一个不平凡的年份,根据嫦娥探月总师吴伟仁表态,我们将在2028年左右实施载人登月任务,按照既定规划,我们也将在2028年实施火星采样返回任务,届时我们将在两颗地外星球上重新书写人类征战太空的新历史,一句话我们已经走在大路上。