玉兔五号：人类文明第二颗触底反弹火星左上角的太空船_有用的涨知识网

宿苞四号是我国序列图工程建设的第二阶段的飞行器各项任务，它于2019年1月3日实现了火星控制台的第一次触底反弹。

通信无线电通信卫星明霞于2018年5月21日返回地面，6月14日至地月震学日L2点近地点。太空梭舱和宿苞二号火星车于2018年12月8日返回地面返回地面，并于2018年12月12日步入火星近地点，然后迫降在火星的控制台。宿苞四号是我国首度进占火星的宿苞四号的后续各项任务。

该飞行器起初是宿苞四号的预备队，在2013年宿苞四号成功降落后，它便一直处于空余状态。宿苞四号的配置重新进行了修正，以满足捷伊科学和性能最终目标。和Hathras各项任务一样，该各项任务以我国星星雅典娜宿苞的名字命名。

宿苞四号返回地面

纵览

我国序列图工程建设划分为控制技术明确要求逐级递减的四个阶段：第二阶段只明确要求到达火星近地点，宿苞二号于2007年，宿苞二号于2010年依次顺利完成了该项各项任务。第二阶段主要包括在火星上迫降和环游，由宿苞四号于2013年，宿苞四号于2019年依次顺利完成。第二阶段是从火星上缘收集样品并将其推送回地球，这是未来宿苞四号和二号的各项任务。第二阶段主要包括在火星北极不远处合作开发科学研究站。序列图工程建设意在为2030年的航天太空梭减轻困难，也为在北极不远处建立奥梅利基地铺路。为了加快航太创新，提高效率成本并加深陆兰军，我国序列图工程建设已经开始首度吸收个人和企业的私人投资。

作为序列图方案第二阶段的一部分，宿苞四号各项任务起初订于2015年返回地面。但是修正最终目标和各项任务设计推延了这一方案，最终它于2018年12月8日2时23分返回地面返回地面，于2018年12月12日8时45分步入火星近地点。近地点沪指于2018年12月30日0时55分降到15千米（9.3英哩）。在北极罗伯茨平原的冯·阿尔玛撞击坑正午后不久，它于2019年1月3日2时26分进占火星。

该各项任务将试图确定火星未探索区域的年龄和组成，并合作开发该工程建设后期所需的控制技术。

罗伯茨平原是古代火星上的一次对撞时间留下的环形山，它现在约13千米（8.1英哩）深，人们认为火星的aromatic岩石圈甚至地函化学物质很可能已经暴露。如果宿苞四号能够找到并科学研究其中的某些化学物质，它将对火星的在结构上和起源取得空前的认识。具体的科学研究最终目标是：

量测火星岩石和土壤的成份

在各项任务期间量测火星有效温度

用射电望远镜进行低频射电天文观测和科学研究

宇宙射线科学研究

观察日冕，调查其辐射特性和机制，并探索日冕化学物质抛射（CME）在太阳与地球之间的演化和传输

组成成分

通信无线电通信卫星明霞

与火星控制台的宿苞四号通信

地月震学日点：位于火星背后L2近地点上的卫星可以同时拥有地球和火星控制台的视野

火星控制台不能直接与地球通信，因为传输信号会被火星阻挡。通信必须通过拥有降落点和地球清晰视野的通信无线电通信卫星进行。作为序列图工程建设的一部分，我国国家航天局（CNSA）于2018年5月20日返回地面明霞无线电通信卫星至地月L2点近地点。无线电通信卫星是基于宿苞二号设计的，质量为425千克（937磅），并使用4.2米（14英尺）长的天线接收来自太空梭舱和火星车的X波段信号，并且将它们传递到S波段的地面站。

明霞使用借力式飞行路线以节省燃料，并用24天到达L2近地点。2018年6月14日，明霞顺利完成了最后的燃烧修正，并步入了距火星约65,000千米（40,000英哩）的L2各项任务近地点。这是该位置的第二颗火星无线电通信卫星。

明霞名字的灵感来源于我国神话故事《牛郎织女》。

龙江号微卫星

作为宿苞四号各项任务的一部分，两个微卫星（每个45千克/99磅）依次命名为龙江二号和龙江二号（DSLWP）于2018年5月同明霞一起返回地面返回地面。龙江二号未能步入火星近地点，但龙江二号成功步入并在火星近地点上运行至2019年7月31日。龙江二号的坠毁地点位于范根特火山口内北纬16.6956°，东经159.5170°，并形成了一个4 x 5米的撞击坑。这些微卫星的各项任务最终目标是科学研究天体的高能现象，它们以非常低的频率（1至30兆赫）观察天空，这对应着300至10米（984至33 英尺）的波长。由于地球电离层的影响，在地球近地点上没有进行过该频率范围的观测，所以这一科学研究也为科学提供了潜在突破。

宿苞号太空梭舱和宿苞二号火星车

与我国许多航天各项任务一样，飞行器和各项任务的细节被限制公布。所知的是宿苞四号太空梭舱和火星车大多是仿照宿苞四号及其宿苞火星车设计的。实际上，宿苞四号是宿苞四号的预备队，根据宿苞四号的经验和结果，宿苞四号为适应新各项任务做出了修正。明霞无线电通信卫星返回地面六个月后，长征四号乙运载火箭于2018年12月7日协调世界时18时23分返回地面了太空梭舱和火星车。

总降落质量为1,200千克（2,600磅）。固定太空梭舱和宿苞二号火星车都装备有放射性同位素加热器单元（RHU），通过太阳能电池板则产生电能，以在漫长的月夜加热子系统。

降落后，太空梭舱延长坡道以将宿苞二号部署至火星表面。火星车的尺寸为1.5×1.0×1.0米（4.9×3.3×3.3英尺），质量为140公斤（310 磅）。宿苞二号在广东省东莞市制造；它由太阳能供电，RHU加热，并由六个车轮推动。火星车名义上可以运行三个月，但根据2013年宿苞号的经验，火星车的设计得到了改进，我国工程建设师希望它能够运行数年。2019年12月，宿苞二号打破了苏联火星车1号的寿命记录。

科学有效载荷

两个小箭头标记的降落点视图，火星勘测近地点器于2019年1月30日拍摄。

通信无线电通信卫星，近地点微卫星，太空梭舱和火星车均载有科学有效载荷。无线电通信卫星进行射电天文学的科学研究，太空梭舱和宿苞二号火星车进行降落区火星物理学的科学研究。科学有效载荷部分由瑞典、德国、荷兰和沙特阿拉伯的国际合作伙伴提供。

无线电通信卫星

明霞无线电通信卫星部署在地月L2点近地点上，其主要功能是在地球与火星控制台的太空梭舱之间提供连续的无线电通信通信。

明霞于2018年5月21日返回地面返回地面。它利用借力式飞行路线到达火星。第一次近地点修正策略（TCM）之后，飞行器就位。明霞在5月25日到达了L2不远处。经过几次微小修正，明霞于6月14日到达L2近地点。

此外，这颗卫星还拥有了荷兰—我国低频太空船（NCLE），这是一种在未被探索过的80千赫至80兆赫进行天体物理学科学研究的仪器，由荷兰的拉德布德大学和我国科学院共同合作开发。近地点器上的NCLE和太空梭舱上的LFS协同工作，以进行低频（0.1至80 兆赫）射电天文观测。

火星太空梭舱

宿苞四号太空梭舱（左箭头）和火星车（右箭头）。图源：NASA，2019年2月8日

降落后6个月的宿苞四号太空梭舱（中心）和火星车（太空梭舱西北方）。

太空梭舱和火星车携带有效载荷来科学研究降落区的火星物理学，它具有生命科学和适度的化学分析能力。太空梭舱具有以下有效载荷：

迫降相机（LCAM），它安装在飞行器底部，并在月面上方12千米（7.5英哩）处拍摄视频。

地形地貌相机（TCAM），它安装在太空梭舱顶部，并能够360°旋转，用于对火星表面和火星车进行高清成像。

低频射电频谱仪（LFS），用于科学研究频率在0.1–40兆赫之间的太阳射电爆发并科学研究火星的电离层。

月表中子与辐射剂量探测仪（LND），由德国基尔大学合作开发，它将测定辐射剂量，为未来人类探索火星做参考，并为科学研究太阳风做出贡献。

火星微生态系统，它是一个3千克（6.6磅）密封的生物圈圆筒，长18厘米（7.1英寸），直径16厘米（6.3英寸），它装有种子和虫卵，以测试植物和昆虫是否可以协同孵化生长。实验主要包括六种生物：棉籽、马铃薯、油菜籽、拟南芥（一种开花植物）、酵母菌和果蝇卵。排除火星的低重力和辐射，环境系统保持了容器内类地的宜居状态。如果蝇卵孵化，幼虫会产生二氧化碳，而发芽的植物则会通过光合作用释放氧气，科学家期待植物和果蝇能够一起在容器内产生简单的协同效应。酵母菌起到调节二氧化碳和氧气的作用，并分解果蝇和枯死植物的加工废料，从而为昆虫提供额外的食物来源。这项生物学实验是由28所我国大学联合设计的。这种封闭的生态系统中的科学研究成果将有益于天体生物学科学研究，以及空间站或太空栖息地的长期各项任务中生物生命支持系统的发展，以最终达成太空农业的最终目标。

结果：2019年1月3日，在降落后的几个小时内，生物圈的温度被调节至24°C，种子也已被灌溉。2019年1月15日，棉籽，油菜籽和马铃薯种子都发芽了，但只有棉籽的图像被发布出来。但是在1月16日，由于月夜临近时外界温度降到-52°C（-62°F），而生物圈未能加热至24°C左右，拟定进行一百天的实验被迫在第九天终止，不过科学家还是获得了有价值的信息。

火星车

全景相机（PCAM），它安装在火星车的桅杆上，并可以旋转360°。它的光谱范围为420纳米至700纳米，并可以通过双目立体视觉获得3D图像。

测月雷达（LPR），垂直分辨率为30厘米时，它的探测深度约为30米；垂直分辨率为10米时，探测深度将超过100米。

红外成像光谱仪（VNIS），它可用于成像光谱，之后用于识别月面化学物质和大气微量气体。光谱范围覆盖可见光到近红外光波长（450纳米至950纳米）。

中性原子探测仪（ASAN），它是由瑞典空间物理科学研究所（IRF）提供的高能中性原子分析仪。它将揭示太阳风如何与月面相互作用，这有助于确定火星水形成的过程。

进占地点

降落点位于火星控制台北极罗伯茨平原中的冯·阿尔玛撞击坑内（直径180千米/110英哩），该区域尚未被太空梭舱勘探过。它同时具有象征意义和科学价值，西奥多·冯·卡曼（Theodore von Kármán）是我国太空方案创始人钱学森的博士导师。

太空梭舱于2019年1月3日协调世界时2时26分迫降，成为第二颗在火星控制台降落的飞行器。

降落点坐标为东经177.5991°，南纬45.4446°，海拔-5935米。

迫降后约12小时，宿苞二号火星车部署成功。

运作与结果

迫降后的几天，宿苞二号步入了第一次月夜休眠模式，并于2019年1月29日重新启动，所有设备均正常运转。在火星的第一个满月日期间，火星车行驶了120 米（390英尺），并在2019年2月11日关闭了电源，进行第二次休眠。据报道，宿苞四号于2019年5月识别出了月表的地函岩。2020年1月，我国发布了太空梭舱和火星车采集的大量数据和高分辨率图像。2020年2月，我国天文学家首度报道了一组火星喷出物的高分辨率图像，并对其在结构上进行了直接分析。以上都基于宿苞二号上的火星表层穿透雷达（LPR）在科学研究火星控制台时所做的观察。

与其他国家的合作

宿苞四号标志着自2011年国会禁令以来中美两国在太空探索领域的首度重大合作。两国的科学家们在迫降前进行了定期会谈。会谈主要包括观察迫降过程中太空船的火箭排气所导致的在月表升起的烟雾和颗粒，以将结果与理论预测相比较。可惜在降落过程中，NASA的火星勘测近地点器（LRO）不在正确位置。此外美国还向我国科学家通报了他们在火星近地点上部署的卫星，而我国则与美国科学家分享了宿苞四号降落的经纬度和时间点。