印度曼加里安号已环绕火星工作7年半,与天问一号相比有何优劣?_风闻
中国人的上帝就是自己-数据显示:我是天才的可能性是99.74%2021-03-12 11:00
亚洲首个成功探索火星的国家是谁?不是中国,也不是日本,更不是比中国早到一天的阿联酋,而是印度。2013年,印度成功发射曼加里安号火星探测器,虽然有这样那样的槽点,但他们至少做到了入轨火星和发回照片,在世界上也能排上号了。现在,曼加里安号已经工作了7年多,这个充满了争议色彩的探测器有着怎样的故事,和我国天问一号相比有什么优缺点?下面,我们可以了解一下。
发射前的曼加里安号
印度的亚洲第一是如何抢来的?
探索火星需要相当高超的航天技术,最开始被美国和苏联两家包揽,其中美国的成功率最高,他们的成就包括第一次飞掠火星、第一次环绕火星、第一次成功着陆和第一台火星车等等。直到1998年,日本成为首个尝试探火的亚洲国家,发射了“希望”号火星探测器,然而在变轨飞向火星过程中出错,导致在到达火星时已经没有燃料减速,与火星擦肩而过,任务失败。
亚洲第二次探火尝试由中国发起。2011年,我国“萤火一号”探测器搭车俄罗斯的“福博斯-土壤”号发射升空。福博斯就是火卫一,俄罗斯野心很大,要实现从火卫一上采样返回。萤火一号不太大,按说用长征火箭也能发射,但由于我国当时的深空测控能力还不足以探索火星,因此选择了俄罗斯的便车。但这次任务延续了苏联时代探火的坏运气,探测器因变轨失败而坠毁。如果萤火一号成功,亚洲第一的名号就落不到印度头上了。
福博斯-土壤号与搭载的萤火一号
萤火一号在某种程度上刺激了印度,让后者看到了超过中国成为亚洲探火第一的希望,于是一反往常拖沓的作风,迅速在2012年8月宣布上马曼加里安号火星探测项目,曼加里安这个词的意思是火星飞船。仅仅15个月之后,2013年11月5日,跟一台冰箱差不多大小的曼加里安号成功发射,并于次年9月进入环火星轨道,实现了印度“抢跑”亚洲的梦想。
能到火星就是胜利,其它都是次要的
显然,印度最在意的是亚洲首次探火的荣誉,而实际性能要排在其次。前往火星有两种方式,一种是像我国天问一号一样,由胖五火箭直接打到地火转移轨道,一发入魂,简单粗暴,探测器自身携带的燃料可以省下来留作近火制动、火星变轨和轨道维持之用,但火箭推力得够。另一种方式是先用火箭打到环绕地球的停泊轨道,然后利用探测器自身燃料多次加速变轨,拉高远地点,直到脱离地球,进入地火转移轨道,这种方式对火箭能力要求较低,但会消耗探测器宝贵的燃料。以印度火箭的实力,只能选择第二种方式。
曼加里安号发射升空
发射曼加里安号的PSLV火箭是印度商业发射的主力,价格便宜但能力一般,主要用于发射太阳同步轨道卫星,发射地球同步转移轨道卫星的能力是1.5吨左右。而曼加里安号重1.337吨,PSLV火箭无论如何也无法将其直接送到火星,只能先发射到环绕地球的轨道,然后自己变轨。曼加里安号先后进行了六次升轨,其中一次还出了问题,发动机工作时间过短,好在还能补救。在环绕地球一个月之后,曼加里安号第七次变轨,终于脱离了地球的束缚,飞向火星,而飞行过程长达11个月,比天问一号的7个月长得多。
七次变轨才飞向火星
由于变轨需要额外的燃料,到了火星还需要减速制动,曼加里安号1337公斤的总重量里有852公斤是燃料,即便如此也只能进入远火点达7.7万公里的大椭圆轨道,无法再变轨下降高度了。有网友戏称这是往火星发射了一个大油箱,如此以来,留给科学载荷的重量资源就非常少了,只有15公斤。相比之下,天问一号总重量约5吨,其中有2.5吨是燃料,除去这部分之后,着陆巡视器重1300公斤左右,环绕器自身约1200公斤。
一个大油箱
曼加里安号携带了5台科学载荷,像模像样,但由于5件总重才15公斤,也就是去点个卯。就是这样一个到此一游的项目,没有美国的大力支持,印度也是无法完成的。
深空测控依赖美国,自主化程度堪忧
要想探索火星,首当其冲的问题就是深空测控。由于火星距离我们非常遥远,火星探测器要与地球通讯,必须在地球的不同位置设立大型地面站或测控船,以确保在全天的各个时间都能联络上。中国在2011年为何没有独立探火,就是因为深空测控网络还极不完善,覆盖率不足。中国尚且如此,印度在这方面就更加落后了。但印度所处的国际环境与中国不同,有大腿可抱,曼加里安号就利用了NASA提供的深空测控服务。NASA的深空网络是世界上最完备而先进的,连冥王星都去的了,何况一个火星?
曼加里安号离不开美国的支持
在美国的大力支持下,曼加里安号一路有惊无险地抵达火星,顺利成为亚洲第一。但由于关键的深空测控由别人完成,自主化程度其实不高。反观我国,在经历了萤火一号的失败,花大力气建设深空网,已经建成由喀什站、佳木斯站和阿根廷内乌肯站等地面站构成的测控网络,再辅以远望测控船,已经能够实现火星探测任务的自主测控,而利用欧洲航天局的地面站是为了更保险。印度的深空测控要达到中国目前的程度,还有很长一段路要走。不管怎么说,至少曼加里安号上的科学仪器是印度国产的,它们的性能与天问一号比起来如何呢?
阿根廷内乌肯深空站
性能全面落后于天问一号,最大的优点是便宜
曼加里安号的科学载荷包括火星彩色相机MCC、红外成像仪TIS、甲烷探测仪MSM等,共5台,这些仪器都很小,例如MCC相机仅有1.3公斤,跟一台单反差不多,最高分辨率20米。而我国天问一号则是高举高打,能着陆和漫游就不必说了,科学载荷的数量达到了13个,其中环绕器上有7个,包括高分辨率相机、中分辨率相机、火星磁强计、次表层雷达等,火星车上有6个,包括多光谱相机、火星表面成分探测仪、表面磁场探测仪等,不仅种类繁多,性能也是远超印度同类产品。
曼加里安号的MCC相机
以环绕器高分相机为例,由中科院长春光机所研制,重43公斤,在265公里高度上的全色分辨率可达0.5米,彩色分辨率可达2米,性能超过了欧洲的火星快车,而仅次于美国火星侦察轨道器MRO高分相机的0.3米,但我们的视场角却比MRO的相机大得多。这样一比较,曼加里安号的相机性能就有些不够看了。这么多年来,曼加里安号拍摄了相当多的照片,一度让我们羡慕无比,但天问一号的出现使其黯然失色。
天问高分相机
您可能会问:与天问相比,曼加里安号就一点儿优点没有吗?也不尽然,它最大的优点就是成本低,仅花费了7400万美元,还比不上一部好莱坞大片的投资!要知道美国毅力号花了27亿美元,天问一号的成本咱不太清楚,但一次实现绕落巡,恐怕也是几亿美元的量级。这么算下来,印度探火花的钱仅相当于中美的零头。这是由于采用了成熟的卫星平台,成熟的火箭,最少的载荷,再加上印度极低的人工成本,才实现了这一奇迹,说实话这一点中美都学不来,也不想学。
曼加里安号拍摄的火星照片
最后说一句,曼加里安号虽然小,可靠性倒还不错,至今已在火星呆了7年以上,超期服役很久了,应该说印度这次探火还是相当成功的。希望天问一号的寿命也能够同样坚挺,为我们牢牢占据这个遥远的阵地!
来源:人马座A