火星の誘惑：中国の「天問」が出征し、4億キロを超える探査

7月23日12時41分、中国初の火星探査任務「天問1号」の探査機が長征5号のはるか4キャリアロケットに乗って海南文昌宇宙飛行場から打ち上げられ、半時間余りの飛行を経て、探査機が予定軌道に乗り、長い火星旅行を開始した。

「天問一号」の打ち上げが成功し、中国の宇宙飛行事業の新たな一章が始まった。実際、「天問一号」は中国初の火星探査機ではなく、2011年11月9日、中国が開発した「蛍火一号」の火星探査機はロシアのロケットで火星に飛んだことがありますが、残念なことに、打ち上げは失敗しました。

その後、中国の火星探査は長年沈黙していました。2016年1月までに、中国初の火星探査任務は国家の審査時に承認されました。今年4月、国家宇宙局は我が国の火星探査任務を「天問」と命名したと発表しました。「蛍火1号」と比べると、中国が自主的に打ち上げた初の火星探査機であることから、「天問1号」の意義はより重大である。

計画によると、「天問一号」は打ち上げを通じて火星の周回、着陸、パトロールを行う。成功すれば、中国は米国に続いて、火星の着陸巡視技術を独自に握る国になる。

人類の火星探査は20世紀60年代に始まり、現在までに44回の活動（2020年7月20日に打ち上げられたアラブ首長国連邦のぞみ号火星探査機が飛行中）を実施しています。その中で、米国は21回、ソビエト連邦/ロシアは19回、日本は1回、ヨーロッパ宇宙局は2回、インドは1回です。すべての任務の中で、完全に成功したのは23回で、成功率はまだ半分しかないので、火星は「探査機墓場」とも言われています。

それでも人類の火星探査の歩みは止まらなかった。これは太陽系の中で、火星は地球に近く、自然環境が地球と最も似ている惑星であるため、人類が地上の月システムを出て、深空探査を行うための第一の目標となっている。

それどころか、近年の火星での一連の重大な発見は、火星に向かう人類の信念をより強固にしている。例えば、火星の表面には液体水、大昔の湖、オーロラ現象などがあることが発見されました。2018年、ヨーロッパ宇宙局の「火星急行（Mars Express）」はさらに火星で地下水の疑いのある湖を発見しました。これは火星に水や生命がより多く存在する可能性を大幅に増加しました。

このようなすばらしい火星に直面して、中国の宇宙飛行ももちろん欠席することはできません。「天問」の名前は屈原の長詩「天問」から由来しています。この詩は屈原の真理を追求する探求の精神を表しています。これも中国の深空探査シリーズの精神と合致しています。

しかし、火星探査の道は任重道遠で、目下の成功は「天問一号」を代表する火星の旅が順調に始まりました。続いて、「天問一号」は火星に着陸する前に、さらに多くの危険な任務が完成します。

火星の誘惑

火星は月に比べて地球から遠い。月と地球の距離は約36～40万キロですが、火星は地球から約5600万～4億キロの間にあります。

ある宇宙飛行分野の専門家は21世紀の経済報道記者に対し、はるかな距離で火星探査に多くの新たな挑戦をもたらしました。まず、発射ウィンドウの面で、月探査は毎月発射の機会があります。

その次に、地球と火星の間の無線信号の伝送の時間が最も長くて23分に達するので、地球と月の間の時間は数秒だけあって、この違いは天地のコントロールの通信能力と探知器の自主的な運行能力に対してすべて更に高い要求を出しました。また、火星は太陽から地球や月より遠いので、エネルギーの入手や熱制御についても、火星探査機は考慮しなければならない。

月探査に比べて、火星探査の難易度はいくつものレベルを上げていることが明らかになった。中国にとっては、「天問一号」は一歩で「めぐって、落ちて、回る」という三つの任務を実現する必要があります。その前に、この壮挙を実現した国はまだありません。だから、「天問一号」の任務は難しくなります。

火星探査の任務は発射、巡航、着陸、表面操作の四つの段階に分けられます。この中で、降下と着陸の段階に入ることは、最大のリスクの一環である。

宇宙飛行専門家のポンノホは21世紀の経済報道記者に対して、火星の軌道に入る難しさはパリからゴルフをするのと同じで、ちょうど東京のあるホールに落ちます。

特に、近火捕獲、2つの分離などの軌道制御を行う場合、これらの操作は任務の成否を決定し、しかも一回の機会しかないが、この時、探査機は地球から約3億キロの距離にあり、信号の遅延は15分以上で、地上による制御は現実的ではないので、すべてのデータを事前に注入して、探査機に自主的に完成させなければならない。

これは探査機の自主管理と制御能力にとって大きな試練である。宇宙飛行の分野に詳しい人は記者に言いました。この時、少しの偏りがあってはいけません。探査機が火星の軌道に入る過程で、点を切って火星から遠すぎると、火星の引力に捕らえられて火星をかすめてはいけません。

火星の軌道に乗ると、下降と着陸の難しさが増す。通常、火星の大気圏に入ってから最終着陸までの時間は7分ほどで、これは「恐怖7分」とも言われています。

恐ろしいのは、この過程で千個以上の複雑な操作が関連しています。また、近火で捕獲されるのと同じように、これらの操作は予め設定しておいて、陸地によって自主的に完成するしかないからです。また、月の表面の真空とはほとんど違って、火星の表面には大気層があり、密度は地球の1%程度であると同時に、火星には強風や砂塵の天気があり、これらは火星の着陸を困難にしています。

これらの挑戦を克服するために、中国の宇宙飛行は過去数年間に無数の努力をしました。その中で、成功的に完成した「カササギ橋号+嫦娥四号+玉兔二号」の月探査組合も、火星探査のために堅固な技術基盤を打ち立てました。

2019年11月14日、中国初の火星探査任務は、河北省懐来地外天体着陸総合試験場において、着陸器が火星環境下で懸濁し、障害を回避し、緩速降下する過程をシミュレートしました。今年3月、火星探査任務の無線連合試験も無事終了しました。これで、「天問一号」は出発を待つばかりです。

天問の旅

聞くところによると、「天問一号」の任務は主に探査機、運搬ロケット、発射場、測控、地上応用の5大システムからなる。その中に。探知機は周回器と着陸巡視器で構成され、総質量は約5トンである。

周回器には7台の科学負荷が配置されています。具体的には中解像度カメラ、高解像度カメラ、次の表層探知レーダー、火星鉱物分光探測機、火星磁力計、火星イオンと中性粒子分析器、火星エネルギー粒子分析器が含まれています。

着陸パトロールは進入カプセルと火星車で構成されています。計画によると、船内に入ると火星の進入、降下、着陸を完了し、火星車は陸地区でパトロール探査を行う。火星車には、多分光カメラ、二次表層探知レーダー、火星表面成分探査機、火星表面磁場探測器、火星気象測定器、地形カメラの計6台の科学的負荷が配置されます。

計画によると、長征5号のロケットは「天問1号」を持って飛行して約7ヶ月後に地火転軌道に着き、2021年2月中下旬に探査機と運搬ロケットを分離し、その後途中修正を経て、近火点近くで制動を行い、火星捕獲を実現する。

続いて、「天問一号」はサイクル10日の火元軌道に入ります。また、機を選択して軌道機動を実施します。その後、周期約2日間の火星日の楕円形停泊軌道に入ります。この過程は約2ヶ月かかります。

続いて、2021年4月23日に、「天問一号」は陸区の事前探査と着陸地点調整を終えた後、選機で着陸巡視器を解放する予定で、周回器は直ちに軌道調整を行い、中継通信軌道に入り、火星車に中継通信リンクを提供し、科学的な探査も行う。

着陸巡視器は周回器と分離して火星の大気に入り、空気圧外形、パラシュート、キックエンジンなど多段の減速と着陸脚の緩衝によって軟着陸を実現します。その後、火星車は積載プラットフォームと分離し、火星の表面を巡回して科学的に探知します。

過去、着陸に成功した探査機は火星でリターンを得ました。例えば、「船乗り9号」は太陽系の最高のオリンパス山と最長の水夫峡谷を発見しました。「世界探査者号」は氷河、湖、溝の痕跡を発見しました。「オデッセイ号」は広く存在する地下水を発見しました。「火星急行号」は巨大な地底湖を発見しました。「好奇心があります。」メタン系有機物の存在に関する直接的な証拠が発見された。

今回の「天問一号」は火星にも五つの科学目標を持っています。一つは火星の形態と地質構造の特徴を研究することです。火星の全世界の地形の地形の特徴を探査して、典型的な地区の高精度の形態のデータを得て、火星の地質の構造の成因と進化の研究を展開します。

第二に、火星表面の土壌特性と水氷の分布を研究することである。火星土壌の種類、風化堆積の特徴と全世界分布を探査し、水と氷の情報を探し、火星土壌断面の階層構造研究を展開する。

第三に、火星の表面物質組成を研究することである。火星表面の岩石タイプを識別し，火星表面の二次鉱物を探査し，表面鉱物組成分析を展開した。

第四に、火星の大気電離層及び表面気候と環境の特徴を研究する。火星の空間環境と火星の表面気温、気圧、風場を探査して、火星の電離層構造と表面の天気季節性変化の法則研究を展開します。

第五に、火星の物理的場と内部構造を研究し、火星の磁場特性を探査することである。火星の早期地質発展の歴史と火星内部の質量分布と重力場研究を展開する。

有人宇宙飛行士は記者に、中国初の火星探査任務が円満に完成すれば、間違いなく中国の宇宙飛行の一里塚の時であるが、過度に誇張するべきではなく、中国の宇宙飛行技術がすでにカーブを切って車を追い越すことができないため、これは実際には中国の過去数十年の格差を補ってきたのである。

しかし、「天問一号」の成功は、中国を代表してさらなる深空探査の基礎能力を備え、火星の肩に立ち、中国もより遠い宇宙旅行を計画することができる。火星に対して、次の目標は2030年までに難度の高いサンプリングを行います。

今は「天問一号」に時間を与えて、来年の朗報を待つ必要があります。

2020年7月23日、海南文昌衛星発射センターは長征5号を使って、天問1号の火星探査機を搭載して打ち上げます。人々はビーチでロケットの打ち上げを見ています。人民の視覚をはかる

画外音

真夏の海南島は熱波に襲われましたが、文昌ロケット打ち上げ場から遠くない淇水湾ビーチでは、多くの観衆が炎天下を浴びて「天問1号」の打ち上げを待っています。

これらの観客の中には、旅行に来た観光客がいます。わざわざ来た天文ファンもいます。学校から来た学生チームもあります。広州から来た観光客は記者に海南に旅行に来たと言いました。その後、ロケットの打ち上げがあると知って、一日の時間を割いて見に来ました。これまでに観光客はテレビでロケットの打ち上げを見たことがある。

現場に詳しくないため、ロケットは12時過ぎに打ち上げられる予定ですが、観光客は午前9時過ぎに現場に来ました。彼は記者に対して、ビーチには彼より早く来る人が多いと言いました。

人民代表大会付属中三亜分校の先生が数十人の学生を連れて来て見ています。彼は記者にこのような宇宙飛行の発射について、観衆が観覧することを許すのでさえすれば、彼らの学校はいずれも学生を組織して来ます。去年、彼はもう一人の学生グループを連れてここに来たことがあります。

この先生は学生を連れて現場でロケットの発射を見て、学生の好奇心と興味の育成に対してすべてとても大きい作用があって、現場の感銘がきっと本の上であるいはテレビの前でより深いですからと表しています。

何度も打ち上げを見に来た天文愛好家の一人は、ロケットの打ち上げを見るたびに非常に興奮し、特に点火発射の瞬間には、涙があふれるほどの衝動があったと記者に語った。

この天文愛好家はまた、疫病の影響で、今日の現場の人数は明らかに去年の「太る5」よりも少なくなりました。

また、21世紀の経済報道記者は淇水湾ビーチで、「天問一号」の打ち上げが多くの商業活動を牽引していることに気づきました。例えば、現場では、腕時計、自動車、不動産、ゲームなどの業界のブランドメーカーがイベントブースを建てました。

実際には、宇宙飛行事業は国家プロジェクトとして、一般大衆と関連した内容は非常に限られています。しかし、競技場で観客を必要とするように、宇宙飛行事業に対する関心と情熱も宇宙飛行士を鼓舞することができます。

宇宙事業への参加感を高めるために、中国の火星探査任務の名前「天問」など多くの宇宙プロジェクトが募集されています。記者の知るところによると、国家宇宙飛行局の月探査と宇宙飛行プロジェクトセンターはまた、中国初の火星車に対する世界的な征名活動を開始します。中国初の火星車の名前は何ですか？