技术:“萤火一号”：一段不能忘记的历史

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资料来源:中国科学院声音

我国的自主火星探测计划“天问一号”已经发射成功。 在这个激动人心的时刻，想起十几年前我们提出、开发和发射了“萤火一号”，这些经验和教训也许可以为我国从事火星探测的同事们提供一些参考。

任务的提出

2005年11月假期刚结束，我收到了俄罗斯科学院空间所的邮件。 这是当时中国科学院空间中心的王红副主任交给我的。 在麻省理工学院( mit )工作的同事后来回到俄罗斯科学院空间工作，重新启动了俄罗斯多年前实施的(但不太成功的)火卫一的探测计划。 这次打算更进一步，把火卫一的土壤样品放回地球，称为“福布斯-土壤”计划。 考虑到我们和俄罗斯的合作关系非常密切，他们提出能否利用发射的余量，把中国科学的小卫星带到地球空间，建立搭载项目。 的确，他们没有建议带我们去火星。

受此邀请，我联系了一些相关行业的空间物理学家和空间探测载荷工程师进行了认真的分解和思考。 首先，如果有机会去火星的话，我们来想想为什么不能一起去火星。 国际上相互搭载，联合勘探的先例很多。 例如，当时发射的地球空间双星探测计划是我们和欧洲空间局的联合探测计划，中方卫星搭载了接近50%的欧洲科学负荷，是包括欧洲独立4颗卫星的科学计划“星集群计划”的 另外，这个俄罗斯的火卫一土壤返回计划也搭载了很多欧洲各国的科学负荷。 中国深空探测刚刚开始，月球探测也刚刚开始，通过搭载发射的方法去火星，可以大大加快中国进入深空探测。 其次，我们分解了国际火星探测任务。 第一是比较火星的表面，火星大气和空间环境的探测非常少。 据悉俄罗斯搬运的余量只有110公斤。 因为利用科学负荷低的小卫星可以检测火星的大气和空间环境。 最后，中俄在航天行业的合作，是国家努力推进的合作方向，如果双方共同开展火星探测任务，应该高度符合国家要点支持的战术方向。 因此，我们同意马上向国家主管部门提出申请，得到批准，论证事业。

然后，我们正在研究如何为这个突然的短平快项目命名。 在很多提案中，我们选择了中国古代对火星的称呼“萤火虫”的谐音——萤火。 这个项目听起来像暗夜的小萤火虫。 但事实上，它是飞入太阳系，进入深空，向火星行驶的最小探测器。 与我们国家自主进行月球探测的嫦娥项目相比，无论从经费总量还是参加队的人数，与全方位相比，那都是无法比较的。 我认为将其称为“萤火一号”也意味着非常低调，不会与嫦娥项目竞争辉。 但是其科学目标非常突出，技术非常先进，应该是深空探测计划中的名符其实的明星。

科学目标

作为科学探测计划，科学目标应该是最重要的部分。 其中，我提出的重要科学目标之一是与俄罗斯探测器合作，对火星大气和电离层展开联合掩星探测。 这项探测的实施过程是，两个探测器进入火星轨道分离后，从俄罗斯福布斯土壤探测器发射两个频带的电波，我们的小卫星接收其信号。 两个探测器的连接，即无线电波线横穿火星大气和电离层时，大气和电离层的密度随高度而变化，因此电波弯曲，在不同的波段产生不同的弯曲和延迟。 通过接收信号的强弱变化和延迟时间的分析，可以反演火星大气和电离层物理参数的垂直截面曲线。 这是人类第一次这样详细探测火星大气和电离层，特别是当电波的连接分别穿过火星正午和子夜两个特殊的地理时间上空时，其科学数据反映了火星大气和电离层变化的两个极端情况，全面反映了火星大气和电离层的特征

另外，空间中心的科学团队提出了另一个重要的科学目标。 因为国际上的其他计划从未用磁场或粒子探测过火星周围的空间环境。 因为我不知道粒子的运动方向和能量来源。 如果在小型卫星上配置磁力计和粒子(包括电子和低能量的热离子)探测器，则可以明确更现实的火星空间环境，测定从火星表面逃逸的氧粒子的流量，评价火星上水的流出总量，“10亿年前火星表面有多少水

我2、火星，各不相同，用线，，可能 。 。 。 。 。 。 也是晚上

只是2、和俄罗斯科学空间进行讨论。 。 即使。 但是如果我们也已经做了，只是做了而已，只是做了而已，作为一个人，作为一个人，作为一个人，作为谈判.。 、..。 。 。 。 。 。 。 。 至少好客

工程的研究开发

从2003年开始，我们国家建立了俄罗斯和两国总理定期会晤机制，以及在该机制下的中俄宇宙合作联合委员会。 经过几年的尝试，合作项目不少，但都是体量少的采购合同，没有共同的航天任务。 我们提出的中俄联合火星探测计划成为中俄宇宙合作中最重要的合作任务。 2007年中期，国家航天局指定上海航天局负责火星探测器的研究开发任务，任命我为最高科学家，任命上海航天局徐博明总师为工程总师，中国科学院空间中心负责科学负荷的研究开发和地面应用系统的建设，

虽说是2009年10月发射的，俄罗斯方面要求6个月前把探测器送到莫斯科进行测试，留给我们的研究开发时间只有不到3年。 在这样短的时间内，没有任何经验，开发世界上最小的火星探测器，预计在技术上有困难和挑战。 当然，中国宇航员在困难面前决不会过低，我们突破了超高灵敏度应答器、长火影带来的超低温环境等许多重要技术，终于在2009年4月使真正的探测器到达了莫斯科。

命运多舛

“萤火一号”到达莫斯科后，我陆续听到北京前方送来的俄罗斯方面进度落后的消息。 到了8月，甚至从俄罗斯科学家那里听说他们的“福布斯-土壤”赶不上进度，不能从10月的窗户发射“小路”。 我向莫斯科参加测试的考试小组负责人传达了消息。 他们表示俄罗斯方面对他们没有透露任何关系。 由于地球和火星轨道的周期不同，每25~26个月有一个最佳发射窗口。 如果错过了2009年10月的发射窗口，下一个窗口只能等到去年11月。 经过约几个月的隐蔽，拉沃什金宇宙公司终于于9月20日正式批准，他们计划赶不上10月的发射窗口，必须推迟两年发射。 这个决定正式公布后，我们只好把“萤火一号”送回上海，等待下一次发射机会。 大家都感叹“萤火一号”快要成为命运多舛的任务了。

全是徒劳我我我我，22以前有福布斯1和福布斯2，火星-96，但只有福布斯2获得了几个月的探测数据，另外两次失败了。 福布斯1被认为飞往火星，但数据没有返回。 火星-96干脆不离开地球轨道，还没去火星旅行就坠毁了。 这次怀着巨大的希望，希望俄罗斯能改变以前火星探测的倒霉，打破魔法，实现人类共同的科学梦想。 看到火箭顺利发射，大家心里松了一口气，坐了俄罗斯方面安排的巴士，回到了酒店，进入了梦乡。

第二天早上，我们陆续来到酒店的餐厅吃早饭，感觉气氛有点不好。 福布斯发射后，我慢慢听到了一次遥测信号就音信不通的谣言。 从发射时间开始已经过了5~6个小时。 福布斯土壤应该在近地轨道上旋转了好几次。 你有很多次通过地面站的机会。 如果没有收到遥测信号，那一定是个问题。 因此，大家开始讨论，早餐也不能吃了，聚集在酒店的大厅向俄罗斯航天局的人询问了情况。 上午9点左右，俄罗斯航天局的领导人出现，他召开了短暂的新闻发布会。 会议发现，通过翻译，“福布斯-土壤”确实失去了，计划在近地轨道点火飞往火星的上层发动机没有启动。 根据地面雷达和光学观测数据的评价，福布斯依然在高约200公里的近圆轨道上飞行。

当天下午，我们只能按计划乘坐带着雾水回莫斯科的专机。 在机场候机室和飞机中，从和俄罗斯内部的人有联系的人中得到了最新的消息。 综合评价，福布斯土壤的上位发动机没有按照程序启动，回答者有问题，无法与地面联系，也无法收到地面指令。

到莫斯科后，我们马上向国内报告了情况。 根据指示，我们实验队的负责人将留在莫斯科协助俄罗斯方面的救援活动。 福布斯可能知道在200公里高的轨道上孤独地飞了两个月后，自然地坠入了太平洋。

启示

“萤火一号”是我这几年亲自参加的各项航天任务中唯一完全失败的任务。 失败不是由我们的错误引起的，但那依然是失败。 作为宇宙科学技术的运营商，经历失败比经历10次成功更令人难忘。 一位宇宙界的老领导人说成功就是差点失败。失败差点成功。 该做的都做了之后，成功和失败介于那张纸之间。 但是，那给人的感觉是天壤之别。 我们在成功的喜悦之后，无法成千上万的自负，让我们回顾一下哪里有问题。 我们在失败的悲伤之后不要灰心。 要看我们付出的成绩，分析失败的原因。

“萤火一号”虽然没有实现我们奔向火星的梦想，但让中国空间科学家通过自主设计的科学目标，体验了登上国际竞争与合作大舞台的过程。 “萤火一号”以前，我们国家没有专门研究火星的团队。 即使是翻译的，也没有关于火星的教科书。 “萤火一号”后，我们组建了相关的科研团队，不仅翻译出版了关于火星的教科书，而且提出了一系列新的科学目标和探测方案，为今后我国自主火星探测培养了人才队伍，奠定了基础。 我记得在“萤火一号”发射之前，我和美国优秀的行星探测科学队进行了交流。 他们开玩笑说，不要让你们的“萤火一号”结束科学问题。 请给我们也留一点。 可以看出充分赞同“萤火一号”科学目标的先进性。

“萤火一号”没有实现飞往火星的梦想，但痛感火星探测的难度。 启动上层火箭，离开地球轨道飞往火星是第一个难点，这里必须考虑地球轨道探测器和火星探测器探测器的探测应答器有明显的区别。 如果没有启动自动程序，实际上不可能用深空应答器在这么近的距离上注入指令。 这可能是福布斯土壤探测器救援没有成功的原因。

虽然“萤火一号”没有实现我们当时的梦想，但小萤火虫点燃了中国人对火星的热情，我们的宇航员之后建设了能够到达火星轨道很远的深空探测站，将“天问一号”分成两步，甚至三步走“环绕”

当然，路很长。 中国人在自主探测深空的旅行中一定会遇到各种各样的困难。 我希望我们的科学家和工程师们即使遇到困难也不要失望。 征服火星比征服月球难得多。 我们必须付出10倍的勇气和100倍的努力，才能把中国人的脚步推进那么远，实现中国人(包括我们这样失败的“前浪”)的梦想，必须做出辉煌的贡献。