探索火星：欧盟国家的 ExoMars 和印度的 MOM

欧盟国家的火星探寻

火星上是不是存有生命是当今重特大关键问题之一。为了更好地完成这一关键总体目标，欧洲航天局 (ESA)创建了 ExoMars 方案，方案调研火星自然环境，运用全新科技进步，为人们在火星表层取样并成功回到打下基础。现阶段欧洲航天局有 22 个组员我国，在其中包含荷兰、法国、西班牙、意大利、美国、丹麦、荷兰、西班牙、德国、法国、西班牙、丹麦、德国、德国、西班牙、古希腊、奥地利、芬兰、爱沙尼亚、土耳其、卢森堡和瑞典。

ExoMars 源于欧洲航天局 “曙光女神方案”的一部分，最开始设计方案是选用一台大型机械探测车，于 2011 年由火箭弹携载起飞，可是关键会员国西班牙因为财政局难题，造成 该方案第一次延迟。2009 年 7 月，欧洲航天局与美国nasa创建合作关系，愿意进行新的火星检测协同每日任务，期待处理 ExoMars 每日任务曾发生的财政局和技术性难题，方案协同发送一个环火星轨道运作的探测仪和一辆火星车，前面一种是火星少量气体检测每日任务，但最后美国nasa因为费用预算受到限制等难题，最后 “迫不得已”撤出了协同检测每日任务。

接着，欧洲航天局再次找寻别的航空航天组织的协作，2013 年 3 月 14 日，欧洲航天局厅长多尔丹和瑞士联邦航天部门厅长波波夫金在欧洲航天局总公司签定了盼望已久的 “外空火星” 检测合作项目协议书。这一外太空新项目涉及到2次发送 , 2016 年将发送欧州的一个通讯与少量气体轨道器 , 而 2018 年将发送欧州的一辆数据漫游车。2次发送都将应用叙利亚中国出示的质子号火箭弹。

图：频繁推迟的 ExoMars 每日任务。

第一阶段 : ExoMars 2016 每日任务

ExoMars 方案的第一个每日任务包含少量气体轨道器和进到、降低和降落演试控制模块，即 “夏帕雷利 (Schiaparelli)”着陆器。该每日任务关键总体目标是找寻甲烷气体和别的可能是活跃性微生物或地质学全过程特点的空气少量气体直接证据，另外检测一些核心技术，为接着的火星每日任务做准备。

2016 年 3 月 14 日，少量气体轨道器和 “夏帕雷利”着陆器一起由质子火箭携载起飞奔向火星。运用地球上和火星的精准定位优点，定速巡航环节被限制在 7 个月上下，方案于 2016 年 10 月到达火星。10 月 16 日，在抵达火星地球大气层的前三天，“夏帕雷利控制模块”由航天器发送到火星表层。“夏帕雷利控制模块”向到达站滑跑，以每钟头 21000 千米的速率进到火星地球大气层，并应用气体制动系统和滑翔衣开展降速。“夏帕雷利”着陆器滑跑贴近火星表层时，一直与少量气体轨道器、火星顺风车探测仪维持通信。10 月 19 日，少量气体轨道器进到火星椭圆型轨道，以后 2017 年 1 月，该轨道器开展数次视角调节，将相对性地球赤道的航行视角从 2016 年 10 月抵达时的 7 度调节至 74 度，这将出示最好表层遮盖勘察。

在火星空气中寻找性命代表性气体

少量气体轨道器是欧洲航天局和乌克兰宇航局协同实行的第一次火星每日任务，该每日任务的重要总体目标是能够更好地掌握甲烷气体和别的空气气体，虽然这种气体浓度值很低 (不够空气的 1%)，但可能是性命存有或是地质学主题活动的直接证据。

空基和岸基观察数据信息说明，火星空气中存有小量甲烷气体气体，而且甲烷气体气体浓度值随地址和時间的不一样而转变。因为甲烷气体在地质学时间段内十分短暂性，它的存有代表着存有一种当今活跃性的甲烷气体源。尽管当今并不清楚甲烷气体源是微生物基本還是化学基础，一般状况下，地球生物在消化吸收营养物质的时候会释放出来甲烷气体气体，但另外一些地质学主题活动也会释放出来甲烷气体气体，比如一些矿物的化学作用。

少量气体轨道器带上的科学研究荷载能够处理气体检测难题，即检测和叙述火星地球大气层中的气体，在坐落于 400 公里的高上空，少量气体轨道器实验仪器可检测到甲烷气体、水蒸气、氮氧化合物、乙炔气体等，比以前精确测量精准度提升了 3 个量级。

气体轨道器承担检测火星大气成分和溫度季节变换，进而便于建立和健全空气实体模型。除此之外，有关仪器设备还能检测到火星表层 1 米下列的氡气，与以前的精确测量对比，该轨道器的空间分辨率也逐步提高。这很有可能公布掩藏在土层下的水冰堆积物，并能明确少量气体源，将来对载客降落地址挑选具备关键实际意义。

火星通讯

少量气体轨道器和 “夏帕雷利”着陆器一起到达火星，当他们贴近火星时，进到火星地球大气层，随后降落在火星表层。当布署进行以后，少量气体轨道器在火星滑跑全过程中检测到 “夏帕雷利”着陆器释放出来的超高频率传送数据信号，另外，它还协助 “夏帕雷利”着陆器精确测量的关键数据信息开展即时传送。

没法躲避的可怕 7 分鐘！

少量气体轨道器成功进到火星轨道，可是计划于 2016 年 10 月 19 日着陆在火星表层的 “夏帕雷利”着陆器就沒有那麼好运，全部降落火星表层的探测仪，均要历经 “可怕 7 分鐘”的磨练，他们务必越过炙热的火星地球大气层，随后顺利地开启滑翔衣，依照预订方法将速率从 6 千米 / 秒逐渐降到零速率，最后才可以稳定落地式，即不被损坏，也不会万劫不复。在这里短短的 7 分鐘里，着陆器务必进行数千个程序流程流程，一旦打错就完全不成功。

可是 “夏帕雷利”着陆器无法成功冲关，在最艰难险阻的 “可怕七分钟”最终环节失踪。几日以后，美国nasa “火星勘察轨道四轴飞行器 (MRO)”找到该着陆器的跌落地址，及其隔热保温罩、滑翔衣等遗骸，最后确定降落不成功。

图：没法超越的可怕 7 分鐘。

第二阶段：ExoMars 2018 每日任务

ExoMars 太空计划由两环节组成，第一阶段是探测仪融合路面着陆器，2016 年，少量气体轨道器和 “夏帕雷利”着陆器一起由质子火箭携载起飞，但 “夏帕雷利”着陆器最后未逃出可怕 7 分鐘的运势；第二阶段则是以一台中小型探测车为主导，由乌克兰设计方案降落硬件配置机器设备，由欧盟国家出示网站导航和仪表仪器，降落以后探测车配用的仪器设备关键开展微生物化学成分分析和土壤层收集。殊不知，近些年乌克兰技术工程师在设计方案降落构架层面碰到了技术性短板，欧盟国家研发仪器设备层面也发生了难题，因而预计 2018 年发送延迟至 2020 年。

ExoMars 撤出 2020“火星賽季”

实际上，它是 ExoMars 每日任务第六次推迟，大概每过 26 个月，会出现一段很短暂性的阶段 (大约十几天)合适从地球上发送探测仪到达火星，生物学家将这一段阶段称之为 “火星发送对话框”。近期的 “火星发送对话框”在上年，也就是 2020 年 7 月中下旬，假如延迟则务必等候2年多。

ExoMars 2020 又迫不得已再度推迟至 2022 年发送，欧洲航天局实际原因是：一是还必须大量時间开展检测；二是 2020 年新冠肺炎疫情在欧州大爆发比较严重危害了设计方案进展；三是滑翔衣难题未处理，据了解，因为着陆器和火星车的品质持续提升，最后欧洲航天局采用一种比较复杂的滑翔衣设计方案。

图：ExoMars 火星车设计方案存有缺点，也许 2022 年是最终发送机遇。

ExoMars 火星车设计方案存有缺点，2022 年或者最终发送机遇。

根据该滑翔衣计划方案，探测仪进到火星地球大气层以后先开启第一套副伞，降低一段距离就丢掉，随后再开启第一套主伞，降低一段丢掉；再开启第二套副伞，不丢掉，再开启第二套主伞。在其中较大 的主伞直徑为 35 米，是至今较大 的火星滑翔衣。

权威专家强调，不论是滑翔衣的设计方案复杂性，還是存有极大布署难度系数，该项每日任务存有一定的艰难和可变性。假如着陆器反冲力汽车发动机驱动力充裕，也许仅必须一个主滑翔衣就可以。2018 年 3 月，该滑翔衣 1.2 千米低空飞行检测时十分取得成功，可是 2019 年 5 月，科学研究工作人员开展 29 千米的高处检测时彻底不成功，这与滑翔衣的设计方案有立即关联。

对于此事，欧洲航天局前去进行 8 次火星降落每日任务的美国nasa喷气式飞机驱动力试验室学习方法，根据剖析纪录数据信息，科学研究工作人员发觉滑翔衣袋存有设计方案缺点，滑翔衣本身沒有一切难题，换句话说让滑翔衣能成功从伞袋里释放出来，而不容易发生磨擦撕破的状况。现阶段，欧洲航天局圆满完成了2个主伞低速档释放出来实验 (每钟头 120 千米)，及其第一个主伞的初次髙速释放出来实验（每钟头 200 千米）。

除开滑翔衣设计方案存有缺点以外，延迟 ExoMars 2020 每日任务的关键缘故还包含硬件配置和手机软件层面的难题。现阶段，ExoMars 2022 每日任务将带上火星车于 2022 年 8-10 月发送，2023 年 4-7 月到达火星。

现阶段少量气体轨道器已进到火星轨道 3 年半，保守估计该轨道器的设计方案使用寿命仅有 7 年，这代表着该轨道器在 2022 年火星发送对话框是最后一次做为通信无线中继端，ExoMars 2022 每日任务也许再沒有机遇推迟了。

图：除开滑翔衣设计方案存有缺点以外，延迟 ExoMars 2020 每日任务的关键缘故还包含硬件配置和手机软件层面的难题。

ExoMars 2022 每日任务承担找寻性命征兆

ExoMars 2022 每日任务将欧洲航天局 “罗莎琳德 • 富兰克林”着陆器和乌克兰 “哈萨恰克”降落服务平台发送至火星表层，发送每日任务将应用质子火箭，历经 9 个月的航行将到达火星表层。着陆器将穿越重生火星表层找寻潜在性的性命征兆，用麻花钻收集样版，并且用新一代实验仪器开展科学研究剖析。它是第一个兼顾穿越重生火星表层、科学研究一定地底深层的科学研究每日任务。

一旦成功降落后，探测车将离去 “哈萨恰克”降落服务平台，进行科学研究每日任务。关键总体目标是让探测车在一处极很有可能寻找储存完好无损有机化学化学物质的地址降落，可以科学研究剖析火星初期历史时间。探测车能够明确火星地底样版的物理学和有机化学特性，这种样版更有可能包括着微生物标识，由于较稀的火星地球大气层对土层辐射源和光化学反应功效的维护微乎微乎其微。

麻花钻可从不一样深层获取样版，深处可做到2米，它包含一个光谱分析仪来勘察打孔中的矿物质特点，一旦搜集到样版，便会送至月球车的剖析试验室，测量矿物质的物理性质，尤其是探寻相对的有机化学化学物质，预估该探测车在火星表层能够行车数公里。

印尼的火星探寻

印尼是亚洲地区第一个有着火星探测仪的我国，当今火星轨道有 7 个空基探测仪已经运作，5 个归属于英国，1 个归属于欧州，1 个归属于印尼。印尼室内空间科学研究机构 (ISRO)是至今全世界第 4 个到达火星的航空航天组织，别的 3 个分别是：美国nasa、欧洲航天局和乌克兰航天部门。

亚洲第一：印尼第一架火星探测仪 MOM 取得成功入轨

2014 年 9 月 24 日 10 点 30 分，根据传到的网络信号，印度第一颗火星探测器 “MOM”已成功进到火星轨道，同天，美国nasa厅长克利夫 • 博尔登庆贺印度火星探测器成功起飞，他说道：“它是一项令人吃惊的外太空每日任务，大家十分热烈欢迎印度添加科学研究火星的国际性大家族，大家希望 MOM 探测器进一步扩宽大家对火星的认知能力。”

据了解，该探测器于 2013 年 11 月 5 日从印度萨迪什达万航天站发送，由印度国内极轨通讯卫星火箭发动机 (PSLV)携载起飞。发送起飞以后，火箭弹大概在 1 个月的時间里依次 6 次开展轨道提高机动性，最后于 2013 年 11 月 11 月 30 日进到火星迁移轨道。

图：2014 年 9 月 24 日 10 点 30 分，根据传到的网络信号，印度第一颗火星探测器 “MOM”已成功进到火星轨道。

根据印度室内空间科学研究机构官方网报导，MOM 探测器的关键每日任务是：认证印度设计方案并完成行星际帝国检测每日任务的工作能力，科学研究工作人员从路面开展遥控器勘察，在外太空安全性航行 300 来天，最后进到火星轨道并实行事后科学研究观察，在这段时间检测印度探测器的太空通讯、测控技术网站导航、每日任务整体规划和管理工作的多种工作能力。

MOM 探测器的取得成功布署确认了印度把握强劲的太空观察工作能力，据了解，在 MOM 每日任务中技术性认证和建筑工程设计可行性分析是第一位的，外太空观察工作能力是主次的。但权威专家强调，假如该探测器一切顺利运作，将观察到火星表层地形地貌、勘察表层矿物质构造及其空气特性。

图：MOM 探测器拍攝的图象是奥斐大峡谷 (Ophir Chasma), 坐落于火星地球赤道一部分，相片拍攝于 7 月 19 日。

MOM 探测器遭遇的重特大磨练

在进到火星轨道以前，印度 MOM 探测器在太空中飞行了 10 个月，假如它取得成功进到火星轨道，务必猛踩刹车。因而 MOM 探测器在进到火星轨道前引燃了反方向火箭弹，不然便会直接进入火星地球大气层，或是迷途在外太空最深处。

美国nasa喷气式飞机推动试验室每日任务室内设计师乔 · 里乌斯 (Joe Guinn)称，它是 “一次性”事情，务必一次取得成功进行，这是一个关键的挑戰！引燃反方向火箭弹存有一定差值，轨道点燃并并不是极致合理的，一般那样的发送要不断 30 分鐘上下，而且实行大概 95% 的点燃就能取得成功进到轨道。别的火星探测器在进到火星轨道时并不是每一次都取得成功，1993 年 8 月，美国nasa “火星观测者号”探测器将要到达火星时失踪。里乌斯表明，在对宇宙飞船制动系统模块增加检测时产生泄露也很有可能造成 发生爆炸，使每日任务沉没。

自然，恰当运行制动系统模块并不是航天飞机进到火星轨道所遭遇的唯一挑戰。里乌斯表明，地球上和火星中间的极大间距造成 火星探测器与路面监测中心存有比较严重的通讯延迟时间，根据大行星轨道排序的差别，单程票延迟时间可做到 24 分鐘。这代表着火星探测器潜在性的难题没法马上明确，双程延迟时间最少是 48 分鐘，更无须说马上解决了。

火星每日任务发送机遇相对性偏少也产生另一个艰难，火星和地球上的间距务必充足近，每过 26 个月开展一次相对性迅速高效率的太空探险，它是难能可贵的火星发送对话框。因而，将航天飞机送进火星轨道并不是彻底是客客气气，将登月舱着陆在火星表层则更为艰难。里乌斯称，降落每日任务务必在前去火星的最终环节完成精准航行，在火星轨道布署探测器，必须将探测器发送至间距火星表层 50 千米以内地区，总体目标锁住在火星空中某一高宽比，假如完成探测器降落火星表层，探测器间距火星表层 10 千米以内开展精准评定测算。

取得成功拍攝火星和火卫一彩色照片

2015 年 7 月，印度 MOM 探测器拍攝到火星一处极大大峡谷的 三维 图象，表明火星表层腐蚀力产生的丘壑。MOM 探测器拍攝的图象是奥斐大峡谷 (Ophir Chasma), 坐落于火星地球赤道一部分，相片拍攝于 7 月 19 日，屏幕分辨率做到 96 米。该图象展现山坡、小撞击坑和滑坡产生的丘壑，印度室内空间科学研究机构在申明中称，大峡谷壁有很多层，低谷有很多片层化学物质。该大峡谷是联接海员大峡谷最最北端的峡谷，大概有 4000 千米长，图上由此可见的悬崖峭壁很可能是因为滑坡导致，断块伴随着時间的变化而不断坍塌。此外，MOM 探测器的火星五颜六色照相机还拍攝了火星一些地区，比如：盖勒陨坑、及其火星最大火山蒂勒赫艾凡蒙斯活火山。除此之外，MOM 探测器还取得成功拍攝到火卫一彩色相片。

自 2014 年 MOM 探测器取得成功进到火星轨道以后，一直围绕火星大椭圆形轨道运作。因为印度政府部门仅是根据 MOM 探测器认证太空探险可行性报告，因而仅制订了历时 6 个月的检测方案。5 年过去，该探测器仍不断向地球上传到勘察数据信息，期内探测器的仪器设备和通信天线未发生一切常见故障。现阶段，印度室内空间科学研究机构技术工程师综合性评定称，以往 5 年的轨道航行相对性平稳，探测器节约了很多然料，截止 2019 年 10 月，该探测器还剩下几千克然料，最少还能保持一年。