阿联酋 “希望号” 火星探测器成功入轨,成第五个到达火星的国家

斯伯丁

据外媒报道，阿联酋 “希望号” 火星探测器在完成 7 个月、近 5 亿公里的飞行后，已于当地时间 2 月 9 日抵达火星，并成功进入轨道。该任务的完成，标志着阿联酋成为继前苏联、美国宇航局、欧洲航天局和印度之后，世界上第五个到达火星的国家。



图 | 动画演绎“希望号”（来源：阿联酋航天局）

根据预测，航天器将在未来的两个月内进入最后的科学轨道，飞行高度将处于地球上空 2 万到 4.3 万公里之间。设计这种轨道是为了让航天器的仪器每九天捕捉一次火星大气的完整图像，并支持对火星的天气模式以及火星大气中气体逃逸到太空等相关问题的研究。

阿联酋先进技术国务大臣兼航天局主席 Al Amiri 在一份声明中表示：“作为一个年轻的国家，现在我们能够为人类了解火星做出一些切实的贡献，这不仅是特别值得骄傲的，还标志着阿联酋将利用科学技术继续推动本国经济的多元化。” 根据外媒消息，这次任务的安排在一定程度上是为了今年晚些时候阿联酋建国 50 周年的纪念。

相关的科学研究



阿联酋的火星任务只是行星科学家们近几十年来一直在进行的一项大规模调查的一部分。通过这项调查，科学家们希望能够弄清是什么让火星从一个潮湿、温暖以及可能适合生物居住的星球，变成了一个干燥且寒冷的星球。要想解决这个谜题，得先知道火星是如何大量排放气体，并导致湖泊和河流随着时间的流逝蒸发的。

阿联酋就这项任务（包括航天器本身和其三套仪器的研究），也与美国科罗拉多大学博尔德分校、加州大学伯克利分校和亚利桑那州立大学等在内的几所大学进行了密切的合作。

这项任务将利用 “希望号” 轨道飞行器和它的三个关键仪器来研究大气层。相机会使用一系列限制不同波长的滤镜拍摄这颗行星的照片，这能帮助科学家更多地了解大气中水和冰的含量，和更接近地面处的沙尘暴的性质。

“希望号” 将以比以往任何火星探测器都要高的高度环绕火星运行。这样的话，无论轨道飞行器在哪里，科学家们都能看到一半的火星。在此之前，因为大多数其他火星轨道飞行器都绕着两极运行，所以它们不得不在一天中的同一时间内观察每一个经过的位置。

而 “希望号” 的轨道几乎与赤道平行，椭圆轨道还能够为观察行星提供不同的方式，所以它不仅能够在一天中观察许多不同地点的位置，还能看到太阳的升起与落下时的情况变化。

从相对较远的距离位置上，探测器可以看到火星整个范围内一天的大气变化；从相对较近的距离位置上，它又可以观察到特定区域内的大气在每时每刻的变化。

“最危险的阶段”



抵达火星前，推进器有 27 分钟的燃烧时间。在这个过程中，“希望号” 探测器的速度将从每小时 12.1 万公里降低至接近每小时 1.8 万公里，这是为了能够安全落入火星轨道而计算设置的。

同时，两个行星之间的距离因素也造成了 11 分钟的通信延迟。这充分说明了燃烧是一个自动的过程，在地面的工作人员只能陆续收到更新后的情况，而无法真正控制正在发生中的事情。

火星轨道插入（MOI）的机动设计是将航天器放置到一个环绕火星 1000 乘以 49380 公里的轨道内。

科罗拉多大学博尔德分校的科学家 Pete Withnell 是正在从事 “希望号” 研究工作的一个研究员。他在探测器入轨之前说：“火星轨道插入完全自主是许多工程的重点。在探测器活动的过程中，我们并不能进行实时互动，只能作为观察员去观察发生的一切。任务控制中心在推进器燃烧后不久就能收到‘希望号’是否落入轨道的信号，如果他们错过了这个信号，则需要另外等待一个小时左右。因为这时的‘希望号’被火星遮住了，只有在转弯处才能再出现。”

对于这个问题，该任务的项目经理 Omran Sharaf 补充说：“这是项目处于最大风险的阶段。任务推进系统不能在地球上得到 100% 的测试，因为我们模拟不出真正的环境。”

如果一切能够按照计划进行，“希望号” 火星探测器将会在未来几个月内从它的 “捕获轨道” 过渡到 “科学轨道”。这一过渡应该在 2021 年 4 月底或 5 月初完成，在这个过程中，仪器可以被打开并校准，方便进一步的正式调查。Al Amiri 表示，该任务团队希望能够在 9 月初将第一批科学数据提供给科研界。

未来还有更多任务



Al Amiri 还表示：“在这次火星任务中，阿联酋最大的目标之一是激励年轻一代的科学家和工程师进入太空系统开发研究并帮助阿联酋进入太空经济。与许多其他国家一样，阿联酋也希望利用小型宇宙飞船发展的兴起，在太空中创建新的商业企业。”

对此，Sharaf 也进行了进一步的解释：“在这次任务中使用的一些硬件是由阿联酋的公司开发和制造的。对我们来说，这是一个能够了解我们的生态系统中存在的差距的一个非常好的平台，也有助于我们为未来的任务设计一个能够更好地整合私营部门的项目。在火星上，而不是在地球轨道上或是月球上进行尝试是非常有意义的。不得不说，这是一个有风险的方法，但作为一个年轻的国家，我们需要迎头赶上。涉及到技术和科学研究的学习曲线并不是线性的，而是指数型的；所以，如果在未来，想要赶上会变得更加困难。因此，这就是我们开始探测火星的原因。”

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参考：

https://www.technologyreview.com/2021/02/09/1017683/hope-mars-mission-orbit-milestone-uae-space-program-united-arab-emirates/

https://spacenews.com/hope-enters-orbit-around-mars/