你不知道的中国火星先驱——“萤火一号”

八卦谈佚名 ▪ 2023-04-28 15:14:40

“萤火一号”，是中国火星探测计划中的第一颗火星探测器，实际质量为110公斤，尺寸为750×750×600 mm。

2011年11月8日，"萤火1号"搭乘在俄罗斯的福布斯号采样返回探测器上一起发射升空，开始对火星的探测研究。

11月9日，俄方宣布福布斯-土壤号火星探测器变轨失败，同时也代表着“萤火一号”任务的失败。受此影响，时任中国航天科技集团公司载人航天工程办公室主任童旭东表示两年内不会再有新动作。

“萤火一号”原计划与俄罗斯的采样返回探测器一起发射升空，进行对火星的探测研究。"萤火一号"主要科学探测目标是对火星的空间磁场、电离层和粒子分布变化规律，以及火星大气离子逃逸率进行探测。此外，还将探测火星地形地貌、沙尘暴以及火星赤道附近的重力场。

"萤火一号"由航天科技集团公司所属上海航天技术研究院抓总研制，携带等离子体探测包、磁强计、掩星接收机、光学成像仪等4种探测仪器。按原计划，"萤火一号"搭载进入环绕火星轨道与"福布斯-土壤"探测器分离后，双方将配合开展掩星探测试验。

"萤火一号"主要科学探测目标是对火星的空间磁场、电离层和粒子分布变化规律，以及火星大气离子逃逸率进行探测。此外，原计划还将探测火星地形地貌、沙尘暴以及火星赤道附近的重力场。

主要参数：

"萤火一号"探测器长、宽各约75厘米，高60厘米。两侧太阳帆板展开近8米（实际约7.85米），质量约115公斤，设计寿命2年。探测器上携带等离子体探测包、光学成像仪、磁通门磁强仪、掩星探测接收机等4类有效载荷。它将对火星进行为期一年的在轨探测，其任务包括探测火星及其空间环境、揭示类行星空间演化特征等。

命名：

火星是位于地球轨道外侧最近的一颗行星，距离地球最近约为5500万公里，最远距离则超过4亿公里。由于它发出特殊的红光而令人注目。西方古代(古罗马)把它称为“玛尔斯”，中国古代被称为"荧惑"。命名时，“荧惑”是取它的谐音后叫做“萤火”，因此将中国第一颗火星探测器取名为“萤火一号”。

设计参数：

功率：90 W(平均)180 W(峰值)

数据传输速率：8192 bit/s

2 x 3块太阳能电池板

组织：中国航天局

任务类型：深空探测

环绕星体：火星

发射日期：2011年11月9号

运载火箭："天顶2-SB"型运载火箭

任务持续时间：1 年

轨道倾角：21-35°

轨道运行周期：3 天

探测使命：

探测火星的空间环境；探寻火星水的消失机制；揭示火星这样的类地行星空间环境演化的特征；与此同时，中国的"萤火一号"和同行的俄罗斯"火卫一探测器"上具有一些完全相同的火星空间环境探测仪器，能够在火星实施同时探测，研究火星电离层和太阳风的相互作用。

项目介绍：

上海卫星工程研究所从2007年6月中俄正式签署合作协议后，开始接到制作任务而和时间展开赛跑，原计划2009年10月探测器正式发射，研制时间只有两年多，这是中国自主研制的首个火星探测器的实体等大模型，将携带照相机、磁强计等八件武器，肩负中国首次地外行星空间环境探测的重任。

根据原中俄两国协议，双方确定于2009年对火星及其卫星"火卫一"进行联合探测，中方卫星将由中国设计、生产。中科院组织评审委员会认为，我卫星"萤火一号"以探测火星空间环境为目标，该星与俄罗斯"福布斯-土壤"卫星，形成对火星空间环境的首次联合探测，具有很好的创新性和重要的科学意义;中俄联合火星探测计划的实施，将实现中国首次行星探测，推动卫星有效载荷研制水平的提升，增强行星探测的能力和影响力。最终，以中国科技大学王水院士为首的评审委员们一致同意通过评审。

“萤火一号”原计划于2009年10月和俄罗斯的"火卫一-土壤"卫星一起搭载"天顶"运载火箭从拜科努尔航天中心发射升空。大约经历10至11个半月的飞行后，进入火星轨道。萤火一号主要研究火星的电离层及周围空间环境，火星磁场等。

莫斯科2009年9月29日俄方决定将"福布斯-土壤"火星探测器的发射时间推迟至2011年10月，目的是为了进一步保证该项目实施的可靠性。"福布斯-土壤"探测器的下一个最佳发射窗口是在2011年10月，届时"探测器将可以按最短的飞行轨道抵达目标并返回"。俄罗斯"福布斯-土壤"探测项目的推迟还将影响到中国首个火星探测器"萤火一号"的发射。

按原计划，中方卫星将由俄方运载火箭发射，并被送入火星椭圆轨道；其后，该卫星将自主完成对火星空间环境的探测任务。期间，俄"福布斯"火星探测器则将在"火卫一"表面着陆，提取"火卫一"土壤等样品，并返回地球。我卫星还将与"福布斯"探测器联合完成对火星环境的掩星探测。

项目内容：

因为火星空间的磁非常微弱，而"萤火一号"就是要研究相关的磁现象，为了避免研究受到探测器自身的干扰，所以"萤火一号"的材料都将做到是一律无磁。另外，不同于地球上适宜人类的气温，火星的温差将比月球还要大，所以"萤火一号"上的热控技术将受到前所未有的考验，为此探测器上的热控装置将按照最严酷的环境来设计应对考验。

最神奇的还是有着"万里传音"本领的掩星探测技术，届时，"萤火一号"将与俄方的"火卫一探测器"合作开展双星对火星电离层的掩星探测，这意味着两颗探测器虽然分处在远离地球的火星两端，相隔千里万里，有可能有星体相阻隔，但是依然能通过掩星探测接收机等实现彼此之间数据的共享，从而可以实现对处在正午和子夜时的火星电离层的探测，这将填补国际上火星电离层掩星探测的空白。

“萤火一号'将会通过围绕火星飞行完成探测。”当时，陈昌亚强调，不同于中国的"嫦娥"探月工程，"萤火一号"并不会登陆火星的表面，而是在火星轨道上收集各种科学数据，然后通过远距离传输技术，不断把数据传回给中国的地面科研人员。最后，"鞠躬尽瘁"的"萤火一号"将不会再返回它的故乡，而是将永远地留在浩瀚的太空。

变轨失败：

2011年11月8日，"萤火1号"与俄罗斯的采样返回探测器一起发射升空，将"萤火一号"和"福布斯-土壤"送入太空的是俄罗斯"天顶-2SB"运载火箭。升空后，"福布斯-土壤"探测器上的主发动机将开始工作，并通过3次点火将两个探测器送入环火星轨道，预计全部飞行过程将历时300天左右。

俄罗斯联邦航天署署长波波夫金于2011年11月9号在哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场向外界宣布，搭载有中国"萤火一号"火星探测器的"福布斯-土壤"探测器未能按计划变轨。他说:"我们度过了一个非常沉重的深夜，我们很长一段时间都无法找到这个太空飞行器。终于确定了它的位置，并且查明，其发动装置没有工作，两次点火都没有成功。"这意味着，中国的第一颗火星探测器发射以失败告终。

2011年11月中旬，欧洲航空联盟表示收到"福布斯-土壤"探测器发回的信号，这说明本次火星探测出现了一丝转机。

2011年12月2日，欧洲航天局宣布放弃尝试获取探测器信号，但同时声明表示，虽然欧洲航天局已经放弃了联络探测器的努力，但如果俄方向他们报告发现新希望，欧航局仍愿意提供帮助。

科学价值：

推迟后的中俄合作火星探测计划于2011年发射升空，并计划首次综合开展具有挑战意义的深空探测行星无线电科学实验和研究。中国科技核心期刊《物理》月刊在2009年10月和11月相继出版的总第38卷第10期和11期，刊出《火星探测器 "萤火1号"专题》，以8篇系列文章系统介绍了将用于"萤火1号"火星探测任务的行星无线电科学与技术。其中，2篇由科学应用系统承担单位中科院空间中心专家撰写，6篇由VLBI测轨分系统承担单位上海天文台专家撰写。相关研究是在"863"计划和火星探测计划的支持下实施的。

据专家介绍，行星无线电科学是行星探测领域英文专业词汇Planetary Radio Science 的中文翻译，在当时中文里还没有固定对应的专门词汇。该项技术与科学研究，通过测量星-地链路或星-星链路之间高频率稳定度无线电波载波信号的变化，对探测器进行精密定轨、精密测量中心引力天体的质量和万有引力场数、反演中心引力天体的重力场异常、研究天体的动力学特性、通过掩星的方式探测行星天体大气物理特性随高度变化的参数剖面或者太阳风物理特性、利用地频或微波雷达探测行星内部结构和电离层特性。这次专题刊出的论文涵盖了以上多个方面。

在"萤火1号"探测任务中，由中科院空间中心研究员孙越强主持的中俄合作星 -星链路火星电离层大气掩星探测技术，以及由上海天文台研究员平劲松主持的探测器星-地链路VLBI和单程测速开环无线电独立测轨技术，在迄今为止的深空探测任务中尚未使用过，构成了"萤火1号"探测工程中最为关键的科学和工程技术，也是对参研人员前所未有的挑战。

"萤火1号"火星科学探测工程的推进与实施，标志着我国正式启动了飞出地月系统的深空探测历程，同时也标志着行星无线电科学正式纳入了我国行星探测的体系。