游本鳳

火星夢不會熄滅，直到實現(xiàn)的那一天。

2020年7月23日， “天問一號”火星探測器從海南文昌發(fā)射場出發(fā)，飛向那顆最遠距離地球4億公里的紅色星球——火星，就此邁開了中國探“火”的步伐。

中國的火星探尋之旅，并非從“天問一號”才開始的。早在9年前的2011年，由上海航天人獨立研制的“螢火一號”搭載“福布斯”火星探測器，乘坐俄羅斯“天頂號”火箭升空，由于俄羅斯火箭的上面級未完成點火變軌動作，導致此次發(fā)射失利。盡管“螢火一號”首戰(zhàn)出師不利，但通過“螢火一號”研制的全過程，讓航天人在探“火”領域進行了深入研究，掌握了原先未認識的研制途徑，并初步建立了較為完備的遠程測控體系。這些，均為這次“天問一號”探“火”打下了堅實基礎。

小個子的作用不容小覷

“螢火一號”之得名，聽有關航天專家解釋有兩種說法：一是由于“螢火一號”體積較小，看上去有點小巧玲瓏的感覺，在茫茫太空中就像一只小小的螢火蟲，故將其命名為“螢火一號”;二是由于火星在古代被稱為“螢惑”，所以取其諧音，命名為“螢火一號”。

“螢火一號”在衛(wèi)星家族中只能算小個子，它長75厘米、寬75厘米、高60厘米，體重僅110公斤?！拔灮鹨惶枴斌w積雖小，但作用卻不可小覷。因為其攜帶等離子探測包、掩星探測接收機、光學成像儀和磁強計等“利器”，肩負中國首次對地外行星空間環(huán)境進行探測的任務，當時還希望填補國際上火星電離層掩星探測的空白?；仡櫋拔灮鹨惶枴钡奶綔y任務，主要有三項：一是探測火星的空間環(huán)境;二是探測火星表面水的消失機制;三是揭示類地行星空間環(huán)境演化特征。

攻克長火影技術難關

在“螢火一號”奔赴火星的漫漫旅途中，最致命的是它將遭遇7次長火影，每一次的長火影其最低溫度在零下200多攝氏度，最長持續(xù)時間為8.8小時，且全部處于黑夜狀態(tài)。螢火一號上的能源主要依靠太陽能轉換來獲取能量，再利用自身攜帶的鋰離子蓄電池保存能量。光照期間，星上太陽能帆板電池陣充分吸收能量發(fā)電，為星上設備供電，并對蓄電池充電。而在長火影期間，失去了光照，則利用蓄電池釋放的電能來維持設備供電。

“螢火一號”模型。

這是因為在長火影期間太陽能帆板無法接收到陽光的緣故，為保持低功耗，星上各臺單機不得不進入休眠狀態(tài)。當長火影結束后，再通過遙控手段對各單機加熱加電實施喚醒。

據(jù)上海航天技術研究院509所研制人員介紹，根據(jù)“螢火一號”面臨長期火星陰影環(huán)境的特點，他們對“螢火一號”的長火影熱控設計及深冷試驗驗證進行了研究，給出了火星探測器長火影熱控自主控制流程，以及各階段熱控方案。同時通過改造現(xiàn)有真空環(huán)境模擬器，完成了我國第一個實現(xiàn)全包絡20K超低溫背景模擬的真空熱試驗。長火影試驗結果表明：“螢火一號”熱控設計完全能滿足度過長火影的低溫環(huán)境要求，各單機在出火影后，均能被成功地喚醒，進入正常工作狀態(tài)。

為了攻克長火影技術難關，星上鋰離子蓄電池要經(jīng)受深冷低溫考驗，來驗證其在超低溫環(huán)境下的穩(wěn)定性。于是他們將蓄電池放在超低溫環(huán)境下做了許多次充放電試驗。這是鋰離子蓄電池技術在我國首次進行應用于深空探測活動的實驗，并突破了高比能量、低剩磁、超低溫工作、巡航段長時間待命等多項關鍵技術，為后續(xù)的深空探測活動積累了大量的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

另外，他們還搭建了一個模擬火星超低溫（-260℃）黑暗嚴酷惡劣環(huán)境的空間，讓火星探測器艱難地依靠自帶電池在休眠狀態(tài)下維持運作。雖然這一試驗只有8.8小時，但在整個試驗過程中，他們卻像熬過了漫長的一個世紀。

經(jīng)過試驗，“螢火一號”上的16臺單機在超低溫環(huán)境下均能被喚醒并正常工作，證明了衛(wèi)星的設計方案正確，鋰離子蓄電池質量過硬，經(jīng)得起長火影惡劣環(huán)境的考驗。像做這樣的長火影試驗，克服如此大溫差的惡劣環(huán)境，在當時我國所有衛(wèi)星研制過程中從未有過，也為如今“天問一號”的問世做出了貢獻。

探“火”之路必須自己走

在吸取了“螢火一號”搭載別人“順風車”不靠譜的教訓后，中國航天界深刻認識到，不掌握核心技術，關鍵節(jié)點求助于人，絕大多數(shù)都要吃“藥”，而且是啞巴吃黃連，捏著鼻子咽苦水。

隨著中國數(shù)次探月的成功，表明中國航天人已經(jīng)掌握了進軍深空領域的核心技術。因此，未來中國的探“火”一定會依靠自己的科技力量，走獨立自主、創(chuàng)新發(fā)展之路，舉中華民族科技之力將比“螢火一號”技術更先進、體積更龐大、探索功能更多樣的火星探測器發(fā)射出去，奔向遙遠的火星。如今的“天問一號”就是例證——將同時一次實現(xiàn)“繞”“落”“巡”目標，給全世界一個驚喜和巨大震撼。

當今，正朝著建設航天強國之路大步邁進的中國航天，以實施航天強國標志性項目——探測火星作為重要抓手之一，“天問一號”未來的成功，必將成為中國航天邁向深空的又一座里程碑。

“螢火一號”上的16臺單機在超低溫環(huán)境下均能被喚醒并正常工作，證明了衛(wèi)星的設計方案正確。