阿聯(lián)酋首個(gè)火星探測任務(wù)分析：成立50周年時(shí)進(jìn)入火星軌道

“阿聯(lián)酋火星任務(wù)”(Emirates Mars Mission，EMM)由阿聯(lián)酋總統(tǒng)于2014年7月宣布，計(jì)劃發(fā)射名為“希望”的火星探測器，目的是豐富阿聯(lián)酋工程師的能力并增強(qiáng)人類對火星大氣的了解。在設(shè)計(jì)和制造希望號時(shí)，阿聯(lián)酋航天局組織穆罕默德北京時(shí)間7月20日5時(shí)58分，日本在種子島航天中心使用H-2A運(yùn)載火箭，成功將阿聯(lián)酋的希望號火星探測器發(fā)射升空。

·本·拉希德航天中心與美國科羅拉多大學(xué)波爾德分校、亞利桑那州立大學(xué)以及加利福尼亞大學(xué)伯克利分校開展了合作。希望號探測器在科羅拉多大學(xué)博爾德分校的大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室(LASP)建造。穆罕默德·本·拉希德航天中心負(fù)責(zé)對探測器的設(shè)計(jì)、開發(fā)和發(fā)射的各個(gè)階段進(jìn)行執(zhí)行和監(jiān)督。

任務(wù)目標(biāo)

EMM任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)是研究火星大氣和氣候，提供對火星大氣的全面了解。EMM任務(wù)具體的科學(xué)目標(biāo)是通過表征火星低層大氣來了解氣候動(dòng)態(tài)和全球天氣圖;通過將低層大氣條件與高層大氣相聯(lián)系，說明天氣如何改變氫和氧的逸出;了解高層大氣中氫和氧的結(jié)構(gòu)和變化，并確定氫和氧為何會(huì)從火星逃逸至太空。

EMM任務(wù)團(tuán)隊(duì)具體將：①與全球火星科學(xué)界共同研究其他任務(wù)尚未解決的關(guān)鍵問題;②通過追蹤氫和氧的行為和逸出情況，研究火星為何會(huì)失去其高層大氣;③研究火星大氣上下層之間的聯(lián)系;④繪制關(guān)于火星大氣在每日以及季節(jié)變化的第一幅全球圖景;⑤觀測沙塵暴等天氣現(xiàn)象，溫度變化以及大氣與地形之間的相互作用;⑥揭示火星表面腐蝕的原因;⑦搜索當(dāng)今天氣與火星古代氣候之間的聯(lián)系。從任務(wù)中獲得的所有數(shù)據(jù)將提供給全球200所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)知識共享。

航天器設(shè)計(jì)

希望號探測器發(fā)射質(zhì)量約為1350kg，形狀為立方體，為鋁制蜂窩狀結(jié)構(gòu)，寬度約2.37m，高約2.9m。探測器裝備有1.85m寬蝶形X波段高增益天線與地球通信，地火距離最近時(shí)通信速率為1.6Mbps，最遠(yuǎn)時(shí)250kbps，此外還攜帶了3個(gè)低增益天線。探測器攜帶了應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)的先進(jìn)無線電深空轉(zhuǎn)發(fā)器，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸并支持深空測控。探測器裝備了6臺120N推進(jìn)器用于控制速度，8臺5N反作用控制系統(tǒng)(RCS)推進(jìn)器以及一組反作用輪用于精確操作和姿態(tài)控制。探測器的星敏感器和太陽敏感器用于提供位置和方向信息。

探測器的有效載荷包括用于獲得高分辨率彩色圖像的“阿聯(lián)酋探測相機(jī)”(EXI)，用于監(jiān)測大氣中溫度分布、冰和水蒸氣的“阿聯(lián)酋火星紅外光譜儀”(EMIRS)，以及用于研究火星高層大氣并跟蹤氧和氫擴(kuò)散至太空的“阿聯(lián)酋火星紫外光譜儀”(EMUS)。3個(gè)儀器安裝在航天器面向火星的一側(cè)。

EMM任務(wù)地面部分由地面網(wǎng)絡(luò)及其地面站、導(dǎo)航系統(tǒng)、運(yùn)行中心(MOC)、任務(wù)設(shè)計(jì)、科學(xué)數(shù)據(jù)中心(SDC)和儀器團(tuán)隊(duì)設(shè)施(ITF)組成。任務(wù)運(yùn)行中心和科學(xué)數(shù)據(jù)中心位于穆罕默德·本·拉希德航天中心，任務(wù)支持設(shè)施(MSF)位于大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室用作冗余操作能力。任務(wù)的通信將由NASA深空網(wǎng)(DSN)提供支持。

希望號探測器將在飛行約200天后抵達(dá)火星。探測器將運(yùn)行在20000km×43000km的火星環(huán)繞軌道上，軌道周期為55小時(shí)，傾角為25°，近火點(diǎn)位于赤道附近。EMM任務(wù)計(jì)劃從2021年5月開始進(jìn)行為期1個(gè)火星年(687天，約2個(gè)地球年)的科學(xué)運(yùn)行，并且有可能將為其兩年的科學(xué)研究范圍擴(kuò)展到2025年。

迪拜酋長國酋長表示，之所以將探測器命名為“希望”是因?yàn)椤八驍?shù)百萬年輕的阿拉伯人傳遞了樂觀的信息”。任務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將與全球200多個(gè)機(jī)構(gòu)自由共享。該任務(wù)被視為對阿聯(lián)酋經(jīng)濟(jì)和人力資本的投資。阿聯(lián)酋副總統(tǒng)曾在宣布任務(wù)時(shí)提及3個(gè)信息，

“第一個(gè)信息是告知世界：阿拉伯文明曾經(jīng)在促進(jìn)人類知識進(jìn)步方面發(fā)揮了巨大作用，并將再次發(fā)揮作用;

第二個(gè)信息是告知阿拉伯兄弟們，沒有什么是不可能的，而且我們可以在知識競賽中與最偉大的國家競爭;

第三個(gè)信息是傳達(dá)給那些力爭達(dá)到最高峰的人們：不限制野心，你甚至可以到達(dá)太空?！?

此外，該探測器計(jì)劃于2021年2月，即阿聯(lián)酋成立50周年時(shí)進(jìn)入火星軌道。