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NASA“火星探测计划”前景堪忧(3)
2017-12-28

【本站2017年12月27日综合报道】NASA已经投资了几个备用航天器,但都不是上述两个主要中继卫星的理想替代者。其中的一个备用航天器是“火星大气与挥发物演化任务”(MAVEN),具有专门的硬件,能够充当数据中继卫星,但因科学轨道较高,每天只能越过巡视器一次。如果需要,可以将“火星大气与挥发物演化任务”重新定位到更圆的轨道,但将会大大影响该任务的科学探测成果,而且即使如此,旋进轨道仍然会对火星表面探测规划造成障碍。

“火星2020”的科学仪器套件将比历史上任何着陆任务产生更多的数据,但需要一个可靠的数据中继系统,才能确保首要任务目标的实现。

ESA也有两个在轨运行的轨道器,都可作为备用中继卫星。2004年发射的“火星快车”(Mars Express)具有为NASA的火星表面探测任务提供数据中继的能力,但数据速度比“奥德赛”或“火星勘测轨道器”慢。“痕量气体探测轨道器”(TGO)于2016年秋天抵达火星,装有NASA提供的天线系统,能与地面设备进行高速通信。虽然“痕量气体探测轨道器”的中继带宽容量比任何尚未发射的火星轨道器都高,但它和“火星快车”的轨道都随当地时间发生旋进。此外,微量气体探测轨道卫星的首要任务是支持ESA 2020年即将推出的ExoMars巡视器任务。

NASA“火星2020”巡视器项目正处于实施阶段,计划2020年7月发射,预算为24亿美元,是“好奇”号的后续任务。NASA为“火星2020”规划了重要的原位科学探测任务,巡视器将钻探并贮存火星表面样本,为尚未完全规划好的采样返回任务奠定基础,将有力促进搜寻古代或现存生命迹象的目标实现。

“火星2020”巡视器将于2020年7月发射,2021年初着陆火星。按地球时间算,其首要任务大约持续三年,也就是到2024年。此外,它还有可能开展一项拓展任务。到那时,可能是唯一可以支持巡视器常规操作的数据中继卫星“火星勘测轨道器”将达到20岁,即便能在“火星2020”执行任务期间继续运行,也不可能持续运行至本世纪20年代末,这意味着NASA未来火星表面探测任务的通信基础设施将存在空白。

此外,“火星2020”上的科学仪器套件产生的数据将比历史上任何着陆任务都多,需要一个可靠的数据中继系统来确保首要任务目标实现。虽然“火星2020”有直接与地球通信的方法,但依靠“直接到地球”链路,数据速度从兆比特/秒降低到大约一千比特/秒。数据速率相差三个数量级,就像是将互联网接入的高速宽带切换到调制解调器拨号。缺乏有效的数据中继卫星,将对NASA成功实施旗舰级巡视器任务和20年代着陆任务产生威胁。

火星科学实验室(MSL)任务中“好奇”号每个火星日至少发回250兆比特的数据。“火星2020”的数据发回率将与此相当,甚至更高,因为其仪器套件将产生大量数据。(中国航天系统科学与工程研究院 孔紫琴 李金钊)


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