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探索深空，人類不僅要克服已知困難，更要面對很多未知——我們甚至不知道深空中有哪些我們還不知道。那么，人類能在深空中走多遠(yuǎn)?中國首次火星探測任務(wù)總設(shè)計師張榮橋有很多思索。
思考一：科學(xué)目標(biāo)——想得到什么新發(fā)現(xiàn)和新認(rèn)識?張榮橋介紹，幾十年來的深空探測，獲得了很多重大發(fā)現(xiàn)，極大地豐富了人類對宇宙特別是太陽系的認(rèn)識。獲得科學(xué)發(fā)現(xiàn)越來越成為深空探測可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動力，那么在這種情況下，中國進(jìn)行深空探測，有必要先搞清楚哪些已經(jīng)被驗證了，我們再做要有什么特點，中國要做什么原創(chuàng)性的探索。只有搞清楚我們的科學(xué)目標(biāo)，才能有的放矢。
思考二：科學(xué)載荷——想得到的能不能得到?深空探測的重點是空間環(huán)境、物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造、表面形貌等，需要得到電、磁、力、溫度等要素。張榮橋說，那么我們就要考慮研發(fā)什么樣的有效載荷來實現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)。比如，要不要開發(fā)新的測量機(jī)理、方法?能不能做到小型化、多功能化、智能化?
思考三：環(huán)境及其適應(yīng)性——能否可靠到達(dá)和生存?張榮橋介紹，為了面對諸多未知，我們不僅要更多地了解行星的電磁特性、力學(xué)特性等情況，還要對工程技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，比如開發(fā)、完善元器件、原材料、軌道設(shè)計和控制等，才能確保工程可實現(xiàn)。
思考四：大推力火箭——能否準(zhǔn)時出得去?深空探測器需要脫離地球引力，而實現(xiàn)著陸、采樣返回等任務(wù)需要更大質(zhì)量的探測器。“受天體運行規(guī)律影響，發(fā)射機(jī)會難得，比如火星探測每隔26個月才有一次機(jī)會。”張榮橋說，“火箭的運載能力直接決定了能以多大能力出去。因此，要研發(fā)大推力火箭，并探索能否實現(xiàn)零窗口發(fā)射。”
思考五：自主導(dǎo)航控制——能否找到自己的路?深空探測的飛行可能需要幾年甚至幾十年，星地距離延伸至幾億甚至幾十億公里，星地時延將達(dá)到數(shù)小時。“在茫茫星空，探測器怎么找到自己的路?”張榮橋說，除了星際航行軌道設(shè)計，我們還需要新型導(dǎo)航方法和導(dǎo)航敏感器，并實現(xiàn)探測器的自測量、自計算、自診斷和自恢復(fù)。
思考六：數(shù)據(jù)傳輸——天地通信能否暢通?張榮橋介紹，星地距離的增大讓數(shù)據(jù)傳輸信號的空間衰耗呈指數(shù)增大，如何確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院桶踩裕统蔀橹萍s深空探測的瓶頸。他認(rèn)為，除了要提高星上發(fā)射能力，例如搭載高效發(fā)射機(jī)、可展開星載天線等，也要加強(qiáng)地面接收能力，同時可以嘗試不同頻段的組合。
思考七：能源與動力——能否另辟蹊徑?“探索木星及木星以遠(yuǎn)，太陽輻照強(qiáng)度不足以滿足衛(wèi)星能源需求，而化學(xué)推進(jìn)面臨長期儲存等難題。”張榮橋說，因此需要研究新的能源和動力方式，例如高效光電轉(zhuǎn)換材料、空間核電源、電推進(jìn)等。
圍繞這些問題，中國科學(xué)家正在努力研究。張榮橋說：“走出地球搖籃，是人類與生俱來的秉性和精神追求。我們生活在一個偉大的時代，見證和分享了航天發(fā)展給人類帶來的福祉，也必將創(chuàng)造新的輝煌。”
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