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NASA火星采样任务被迫推迟！天问二号将勇夺桂冠，机会千载难逢( 三 )

火星 NASA 着陆器 轨道器



NASA获得火星样本的时间不会早于2033年（图为上升器释放封装样本容器效果图）
耗时5年就意味着他们获取火星样本的时间是2033年 ， 机会历来是留给有准备的人 ， 这样一来我们就将大概率成为世界第一个获得火星样本的国家 。
我国后续将依次实施小行星采样返回、火星采样返回、木星系探测、太阳系边际探测等深空探测任务 ， 按照命名规则小行星采样返回任务可能会命名为“天问二号” ， 然而在行星探测工程立项之前该任务已经被冠名为“郑和号” ， 也就是说天问二号仍然可能是火星采样返回的任务名称 ， 具体如何命名还得看之后的事态发展 ， 这里姑且将火星采样返回任务暂定名为“天问二号” 。

行星探测工程图形标识
探月工程总师吴伟仁前不久就披露了火星采样返回任务的实现时间 ， 就是2030年以前 。
如此表述存在两种可能 ， 一种可能是2030年前 ， 以火星样本抵达地球的时间节点计算 ， 这就要求火星样本采样返回探测器最晚将于2026年发射；
另一种可能是以“火星样本采样返回探测器”的地球出发时间为节点计算 ， 这就要求该探测器最晚将于2028年发射 。 如此一来火星样本抵达地球的时间则是2031年 ， 整个任务过程耗时约3年 。
两种可能比较现实的选择是后者 ， 而不论何种选项我们拿到火星样本的时间都将早于NASA与欧空局联合实施的“火星样本回送计划” 。

我们的火星探测规划：一步实现绕落巡 ， 二步完成采样回 。
运载火箭的运力有多大 ， 航天舞台就有多大 ， 这一定律放在火星任务上同样适用 。 正因为长征五号大推力运载火箭出色的高轨运力 ， 才使得近5吨级的天问一号有条件完成一步实现绕落巡火星的工程目标 ， 而火星采样返回探测器的发射质量势必将超越5吨级规模 ， 不过这一次火箭运力问题将不再是核心瓶颈 ， 因为我们可以有多种选择 。

发射天问一号火星探测器的长征五号遥四运载火箭
按照原计划 ， 天问二号将采用两枚火箭发射方案 ， 即长征五号火箭发射轨道器与返回器组合体 ， 长征三号乙火箭发射着陆器与上升器组合体 。

火星采样返回任务两次发射方案
如今又多出了两种选择 ， 发射着陆器与上升器组合体的火箭可以选用高轨运力相较于长征三号乙更具优势的长征七号甲运载火箭 。

长征七号甲运载火箭
再就是可以基于921新一代载人运载火箭选择单枚火箭发射方案 ， 直接将着陆器与上升器组合体+轨道器与返回器组合体送入地火转移轨道 。 该型火箭将于2026年左右具备载人飞行能力 ， 也就是说至少在2026年前它就能够实现首飞 ， 完全能够满足2028年发射火星采样返回探测器的时间要求 ， 且载人火箭的高可靠与高安全性更有保障 。

921新一代载人运载火箭效果图
不过 ， 就任务设计的便利性而言 ， 选择两枚火箭发射方案更具优势 。 单枚发射方案意味着更大规模的航天器组合体 ， 在进行近火制动时需要消耗更多的推进剂 ， 进一步增大了轨道器的负荷 。
如果是两枚火箭发射方案则不同 ， 着陆器与上升器组合体只需配置小规模地火转移模块 ， 抵近火星后无需近火制动可直接实施火星登陆任务 ， 利用火星大气这个天然的减速场实施减速 。 轨道器与返回器组合体的规模可以限制在5吨级 ， 同时再辅以大气辅助变轨技术实施近火制动 ， 推进剂消耗量将实现最小化 ， 利于之后火地返回任务的实施 。

天问二号任务时期我们将具备火星直接登陆能力
我国火星采样返回任务与NASA/欧空局联合实施的火星样本回送计划都是在一系列成熟货架产品与技术基础上进行适度创新 。
负责地火转移、火星环绕、火地转移任务的轨道器可直接沿用天问一号轨道器设计 。

天问一号轨道器
负责火星样本回送地球任务的返回器可继承嫦娥五号返回器设计 ， 该型返回器具备经受第二宇宙速度再入地球大气烧蚀的能力 。

嫦娥五号返回器
负责着陆器与上升器组合体登陆火星的进入舱可在天问一号进入舱基础上进行适应性修形 ， 整体规模不会有大的变化 ， 这样一来降落伞、7500N变推力发动机、相控阵雷达敏感器、激光三维成像敏感器等设备都可直接继承下来 。

天问一号进入舱
至于火星表面采样技术 ， 经过嫦娥五号与嫦娥六号两次月球采样返回任务的历练 ， 我们的表取与钻取设备能力将得到进一步稳步

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