萤火一号火星探测器

气球出来后，一些人考虑把它带到北极。瑞典人安德烈最终将这个想法付诸实践。1895年，他正式向瑞典科学院申请用气球探索北极。因为这是人类历史上的第一次，它很快被批准和支持。

萤火虫1号是中国火星探测计划中的第一个火星探测器。火星在古代被称为“火星”。中国第一个火星探测器取了它的谐音，被命名为“萤火虫1号”。2011年11月8日，“萤火虫1号”与俄罗斯的样品返回探测器一起发射，开始火星探索研究。11月9日，俄罗斯宣布福布斯土壤火星探测器未能改变轨道。因此，中国航天科技集团载人航天工程办公室主任童旭东表示，两年内不会有新的举措。

简介

2011年11月9日4点16分，中国的“萤火虫1号”火星探测器安装在俄罗斯的“福布斯土壤”探测器内，由俄罗斯的“天顶”号运载火箭在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场发射。

“鹰火1号”是由航天科技公司下属的上海航天技术研究所研制的。它携带四种探测仪器，包括等离子探测包、磁力计、掩星接收器和光学成像仪。“萤火虫1号”进入火星轨道并与“福布斯-土壤”探测器分离后，双方将合作进行掩星探测试验。

“萤火一号”的主要科学探测目标是探测火星的空间磁场、电离层、粒子分布和变化规律以及火星的大气离子逃逸率。此外，火星赤道附近的火星地形、沙尘暴和重力场也将被探测到。

“萤火虫-1”探测器长约75厘米，宽约75厘米，高约60厘米。两侧的太阳能电池板展开近8米，质量约为115公斤，设计寿命为2年。探测器携带四种类型的有效载荷:等离子探测包、光学成像仪、磁通门磁力计和掩星探测接收器。它将对火星进行为期一年的在轨探索，其任务包括探索火星及其空间环境，揭示类似行星的空间演化特征等。

命名的起源

火星是离地球轨道最近的行星，距离地球5500万公里，最大距离超过4亿公里。它是非凡的，因为它发出特殊的红光。西方古代称它为“火星”，中国古代称它为“火星”。“火星”谐音“萤火虫”。因此，中国第一个火星探测器被命名为“萤火一号”。

YH 1号的实际质量为110公斤，主体长75厘米，宽75厘米，高60厘米。在它的两侧是太阳能电池板，将达到7.85米。在卫星有效载荷的主要部分，有多个探测通道，用一对“眼睛”瞄准火星；设计寿命为两年。探针的初始样品于2008年4月完成，真实样品于2009年6月完成。2009年10月，“萤火虫1号”与俄罗斯火星土壤取样返回探测器火卫一-咕噜(简称“福布斯探测器”)在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射中心由俄罗斯天顶- 2SB运载火箭同时发射。

结构参数

功率:90瓦(平均)180瓦(峰值)

数据传输速率:8192位/秒

2 x 3太阳能电池板

组织:中国航天局

任务类型:深空探测

轨道恒星:火星

发布日期:2011年11月9日

运载火箭:天顶SB运载火箭

任务持续到:1年

轨道倾角:235°

轨道周期:3天

探索任务

探索火星的空间环境；探索火星水的消失机制；揭示火星等类地行星的空间环境演化特征；同时，中国的“萤火虫1号”和俄罗斯的“火卫一”拥有一些相同的火星空间环境探测仪器，可以在火星上同时进行探测，并研究火星电离层和太阳风之间的相互作用。

项目介绍

工程计划

2007年6月，中俄正式签署合作协议后，上海卫星工程学院开始与时间赛跑。该探测器原定于2009年10月发射，开发时间刚刚超过两年。这是中国自主开发的第一个大型火星探测器模型。它将携带包括照相机和磁强计在内的八种武器，并承担中国首个地外行星空间环境探索的重要任务。

根据中俄最初的协议，双方决定在2009年共同探索火星及其卫星火卫一。中国卫星将由中国设计和生产。中国科学院组织评审委员会认为，我们的“萤火虫-1号”[3号卫星旨在探索火星的空间环境。这颗卫星和俄罗斯的“火卫一-土壤”卫星组成了首次火星空间环境的联合探测，具有重大的创新和科学意义。中俄联合火星探测计划的实施将实现中国首次行星探测，提升卫星有效载荷发展水平，增强行星探测能力和影响力。最终，以中国科技大学王水院士为首的评审委员会一致同意通过评审。

项目进展

萤火虫1号原定于2009年10月在拜科努尔航天中心发射，俄罗斯的火卫一土壤卫星搭载在天顶运载火箭上。经过大约10到11个半月的飞行，它进入了火星轨道。萤火虫1号主要研究火星的电离层及其周围的空间环境，火星的磁场等。

据了解，中国卫星将由俄罗斯运载火箭发射，并送入火星的椭圆轨道。之后，这颗卫星将独立完成探索火星空间环境的任务。在此期间，俄罗斯福布斯火星探测器将在火卫一表面着陆，采集火卫一土壤样本并返回地球。我们的卫星还将与福布斯探测器联合完成对火星环境的掩星探测。

2009年9月29日，俄罗斯莫斯科决定将福布斯土壤火星探测器的发射推迟至2011年10月，以进一步确保项目的可靠性。福布斯土壤探测器的下一个最佳发射窗口将在2011年10月，届时“探测器将能够到达目标并以最短的飞行路径返回”。俄罗斯福布斯土壤勘探项目的推迟也将影响中国首个火星探测器萤火虫1号的发射。

项目内容

研究磁性现象

因为火星空间的磁性很弱，而“萤火虫-1号”是为了研究相关的磁性现象，为了避免探测器本身的干扰，所以“萤火虫-1号”的材料将会是没有磁性的。此外，与适合人类的地球温度不同，火星的温差将大于月球，因此萤火虫1号的热控技术将会受到前所未有的测试。因此，探头上的热控装置将被设计成符合最恶劣环境的测试。

使命意义

最令人惊奇的是具有“一万英里传声”能力的掩星探测技术。届时，“萤火一号”将与俄罗斯的“火卫一”探测器合作，利用双星对火星电离层进行掩星探测。这意味着，虽然这两个探测器位于远离地球的火星两端，相隔数千英里，也可能被恒星隔开，但它们仍然可以通过掩星探测接收器等相互共享数据，从而实现中午和午夜对火星电离层的探测，这将填补国际火星电离层掩星探测的空白。

"萤火虫1号将通过环绕火星飞行来完成它的探索."陈昌亚昨日强调，与中国的“嫦娥”探月工程不同，“萤火虫1号”不会在火星表面着陆，而是会收集火星轨道上的各种科学数据，然后通过远程传输技术不断将这些数据传输给中国地面研究人员。最终，“鹰火1号”不会回到它的家乡，而是会永远留在广阔的空间里。

计划延期

外部影响

俄罗斯联邦航天局局长佩尔米诺夫在2009年9月29日表示，俄罗斯已经决定将福布斯土壤火星探测器的发射推迟到2011年。同一天，佩尔米诺夫在俄罗斯联邦航天局的官方网站上宣布，根据俄罗斯科学院的建议，俄罗斯决定将福布斯-土壤火星探测器的发射推迟到2011年10月，以进一步确保项目实施的可靠性。

“福布斯-土壤”火星探测器原定于2011年秋季发射。这是俄罗斯一个重要的火星探索项目。它将降落在火卫一上收集土壤样本。佩尔米诺夫说，俄罗斯专家希望进一步掌握火卫一的表面特征，以便更准确地设计土壤采集设备。“如果火卫一表面的土壤太硬，那么错误的采集方法可能会导致这次昂贵的探险一无所获。”此外，俄罗斯无法保证探测器在飞行过程中与地面接触的100%稳定性，因此需要进一步测试。

勘探项目的推迟也将影响中国首个火星探测器“萤火虫1号”的发射。作为第一个中俄火星探测合作项目的一部分，中国的“萤火虫1号”计划和“福布斯-土壤”火星探测器将由俄罗斯的“天顶”号运载火箭从哈萨克斯坦的拜科努尔发射场发射。[4]

发射时间

由于各种非技术原因，原定于2009年秋季升天的中国首个火星探测器“萤火一号”不得不推迟到2011年。刚刚从俄罗斯返回的探测器副总设计师、上海航天局研究员陈昌亚在2011年11月举行的第24届上海院士专家论坛上表示:“2011年，‘萤火虫1号’将与俄罗斯火星探测器‘福布斯’合作，在火星电离层进行第一次全球掩星探测。”

火星和地球每15到17年有最接近的机会，并且每26个月才位于离地球最近的位置。因此，萤火虫1号的下一个发射日期是2011年。此时发射时，探测器消耗的燃料相对较少。

陈昌亚说，通常情况下，开发火星探测器至少需要5年时间，但萤火虫1号只需要23个月。尽管它未能如期发射，但它已经通过了地面测试，如模拟联合发射和火星环境的机电测试和热测试。为了保持最佳状态，“萤火虫1号”将在未来两年内陆续更换部分部件。

推迟发射不是“银河一号”的错。从技术上讲，它已经准备好了。它不仅能适应火星上100℃以上的昼夜温差，还能按时从睡眠中醒来。陈昌亚说，“萤火虫1号”将会遇到七个“长火影”(即火星在探测器和太阳之间移动，完全挡住太阳)，而零下200℃的冰冷“夜”最长会持续8.8小时。此时，太阳能驱动的探测器必须进入睡眠状态，当太阳升起时，16台单独的机器将被通电唤醒。萤火虫1号面临的另一个问题是，火星距离地球6000万到7000万公里，距离地球4亿公里。地面监控站“通话”需要44分钟。因此，在大多数情况下，“萤火虫1号”必须“自我管理”，这给它的自我控制能力带来了巨大的挑战。幸运的是，所有地面模拟测试都证明它已经准备好了。

除了空间环境，YH 1号还将对火星的地形、地貌、沙尘暴和赤道重力场进行系统的探索。“火星探测是继中国载人飞船和嫦娥探月工程之后的又一重大空间科学项目。它将推动中国深空探测技术的发展，并为未来其他星球的探测奠定基础。”陈昌亚说道。[5]

专家回应

萤火虫1号将于2011年探索火星。中国在探索火星方面仍有困难，但在后续计划中建设35米和64米深的空间站有望解决测量和控制方面的问题。北京航天控制中心副主任、嫦娥二号和通信指挥部副主任透露。

在谈到中国的深空探测工作时，透露，除嫦娥二号外，中国很可能将发射搭载俄《福布斯》卫星的萤火一号，共同进行火星探测。与此同时，中国其他独立的深空探测项目也在示范中。

谈到探索火星的困难，马永平说，北京航天控制中心对火星轨道、火星重力场等方面进行了深入研究，在测控方面有着坚实的基础。然而，他还说，除了测量和控制能力，建立深空探测的深空站是非常重要的。目前，中国最大的测控站为18米，不符合火星探测的要求。“在随后的规划中，将建造35米和64米深的空间站。有了这些深空空间站，我们将有能力探索和测量和控制火星。”[6]

预期发射

参加中俄火星探测合作谈判的上海空间技术研究所卫星负责人徐伯明在2010年10月21日于北京航天城举行的第三届中国“火星探测”主题空间技术论坛上透露，俄罗斯的“火卫一、土壤样品返回”航天器(又称“福布斯”探测器)和中国的“鹰火一号”火星探测器预计将于2011年11月由俄罗斯运载火箭同时发射。

徐伯明特别指出，中俄联合火星探测项目推迟启动与中国无关。主要原因是俄罗斯用于收集火星土壤样品的土壤采样器需要改进。此外，“萤火一号”的定轨过程完全由中国自主完成。

他说，“萤火虫1号”被《福布斯》送入绕火星椭圆轨道后，将在绕火星的大椭圆轨道上飞行，独立完成火星空间环境的探测任务和对火星的成像，还将与《福布斯》共同完成对火星环境的掩星探测。

徐伯明总结说，中俄联合探测火星的工程和科学目标是四个方面。工程目标包括:突破火星探测器的开发技术；星地合作实现火星探测器3.5亿公里精确定轨和数据传输技术；我第一次掌握了火星探测的轨道设计、发射、星际巡航、火星轨道进入和深空空中运输控制技术。与俄罗斯联合发射双星的合作工作机制已经初步形成。

科学目标分别是:探索火星的空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探索火星地形、地貌和沙尘暴；探索火星赤道区的重力场。[7]

启动计划

中国的第一个火星探测器，YH-1号，将与俄罗斯的火卫一土壤样本返回探测器一起使用俄罗斯的天顶-2SB火箭从拜科努尔发射场发射到火星。

萤火虫1号与火卫一土壤一起发射后仍在船上。他们“携手”进入了火星轨道。安装在“火卫一-土壤”顶部的“萤火虫1号”绕火星飞行三圈后分道扬镳:“火卫一-土壤”将其轨道改为火星环形轨道，以找到一台机器在“火卫一”上着陆，并在钻探土壤样本后返回地球；“萤火虫1号”正在一个大椭圆轨道上执行火星探测任务，其近火点(离火星最近的点)为800公里，远火点为80000公里，倾角小于5度。[8]

萤火虫发射

发射升空

2011年11月8日，“萤火虫1号”与俄罗斯的样品返回探测器一起发射。是俄罗斯的“天顶- 2SB”运载火箭将“萤火虫1号”和“福布斯-土壤号”发射到了太空。发射后，福布斯土壤探测器的主引擎将开始工作，并通过三次发射将两个探测器送入火星轨道。据估计，整个飞行过程大约需要300天。[9]

变轨失败

俄罗斯联邦航天局局长波波夫金2011年11月9日在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场对外宣布，搭载中国“萤火虫1号”火星探测器的福布斯土壤探测器未能按计划改变轨道。他说:“我们度过了一个非常沉重的夜晚，很长一段时间都没有找到这个宇宙飞船。最后，确定了它的位置，发现它的起动装置不起作用，两次点火都不成功。”这意味着中国第一个火星探测器的发射以失败告终。

出现了转机。

11月中旬，欧洲航空联盟表示已经收到福布斯土壤探测器的信号，表明火星探测略有转机。

宣布失败

2011年12月2日，欧洲航天局(欧空局)宣布，它已放弃获取探测器信号的尝试，但同时表示，尽管欧空局已放弃与探测器联系的努力，但如果俄罗斯向其报告称发现了新的希望，欧空局仍愿意提供帮助。

施加影响

中国航天科技集团载人航天工程办公室主任佟旭东2011年11月24日表示，由于轨道距离的影响，两年内不会有新的行动。

科学价值

推迟的中俄合作火星探测计划将于2011年启动，这将是第一次全面开展具有挑战性的深空探测行星射电科学实验和研究。中国科技核心期刊《物理学》于2009年10月和11月分别出版了火星探测器《萤火虫1号》第38卷第10期和第11期，系统介绍了“萤火虫1号”火星探测任务中使用的行星射电科学技术，共8篇系列文章。其中，2篇由科学应用系统承担单位空间科学与应用研究中心的专家撰写，6篇由甚长基线轨道确定子系统承担单位上海天文台的专家撰写。相关研究是在“863”计划和火星探测计划的支持下进行的。

据专家介绍，“行星无线电科学”是英语专业词汇“行星无线电科学”在行星探索领域的中文翻译。汉语中没有固定的对应专业词汇。这项技术和科学研究，通过测量卫星-地面链路或卫星-卫星链路之间具有高频稳定性的无线电波载波信号的变化，对探测器进行精确的定轨，精确地测量中心引力天体的质量和引力场的数量，反演中心引力天体的引力场异常，研究天体的动力学特性， 通过掩星探测随高度变化的行星天体的大气物理特征的参数分布或太阳风物理特征，并通过使用地面频率或微波雷达探测行星的内部结构和电离层特征。 这一专题发表的论文涵盖了上述方面。

在此次“鹰火1号”探测任务中，由航天科学与应用研究中心研究员孙跃强主持的中俄合作星地链路火星电离层大气掩星探测技术，以及由上海天文台研究员平劲松主持的探测星地链路甚大规模集成电路和单向测速开环无线电独立轨道测量技术，至今尚未用于深空探测任务，构成了“鹰火1号”探测项目中最关键的科学技术，也是对研究人员前所未有的挑战。

火星科学探测项目“银河一号”的推进和实施，标志着中国在地月系统外的深空探测正式启动，也标志着行星射电科学正式融入中国的行星探测系统。[11]

火星探索历史

1962年，前苏联的火星一号探测了火星，并与距离地球1亿公里的地面失去了联系。从那以后，它的下落不明。这被认为是人类火星探索的开始。

1965年，“水手4号”飞越火星，在离火星10000公里的地方拍摄了21张照片。

1971年，前苏联的火星2号登陆火星。

1972年，美国水手9号绕火星飞行，成为第一颗绕火星飞行进行长期研究的人造卫星。

1974年，苏联“火星6号”和“火星7号”探测器在火星着陆，但结果没有公布。

海盗1号和2号于1976年登陆火星。

1989年，火卫一1号和火卫二在飞往火星的途中失踪。

火星观察者在1993年到达火星轨道前失踪。

俄罗斯未能在1996年发射火星-96。

火星全球探测器于1997年进入火星轨道。

美国火星探路者号于1997年登陆火星。

美国于1998年发射火星气候探测器。

日本在1998年7月发射了“希望”号火星探测器，但是失败了。

美国于1999年发射火星极地登陆探测器。

2001年4月，美国发射了“奥德赛”火星探测器，发现火星表面可能有丰富的冷冻水。

欧洲在2003年推出火星快车，俄罗斯在2009年探索火卫一。

2003年6月，搭载勇气号的火星漫游者发射升空。次年1月，“勇气”号火星车成功着陆火星表面。它原本计划运行3个月，但被延长了几年，并在2009年3月22日之后失去了联系。

2008年，美国凤凰号探测器成功着陆火星并失去联系。

2012年8月6日，北京时间8月6日13: 31，美国宇航局第一辆核动力“好奇号”探测器成功着陆火星。