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中国深空探测，迈向更深更远处
火星全球影像图、深空科学城、鹊桥试验卫星……4月24日，第八个中国航天日，一个个重磅航天科技成果集中亮相，走进公众视野。
这些亮眼的成果背后有哪些故事？它们蕴含了怎样的科技实力？《中国科学报》就此采访了相关专家。
首个国产“全火图”
带来更精确火星地理基准
这个航天日最亮眼的成果莫过于“全火图”——首次火星探测火星全球彩色影像图。
2020年4月24日，在第五个“中国航天日”，备受关注的中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。随后，7月23日天问一号探测器被成功送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了中国自主开展行星探测的第一步。
现在，“全火图”的问世带来了中国火星探测的一个重磅成果。它是天问一号环绕器中分辨率相机于2021年11月至2022年7月通过284轨次的遥感成像对火星表面实现全球覆盖制作而成的。
“所谓的轨次，即探测器环绕火星一圈。”深空探测实验室系统研究院高级工程师李佳威向《中国科学报》解释。根据飞控计划，天问一号环绕器在特定的环火星圈次内，在800公里以下的近火点利用中分辨率相机对火星表面进行拍摄。
据悉，从2019年4月开始，经过3年的制图实验、数据处理方法的确定，以及软件的研发和制图方法与流程的制定等前期准备工作，到2022年7月完成全部14757副图像的接收，我国科学家历时8个多月，才完成全火图的制作。
李佳威介绍，为了便于多角度观看火星全球影像图，科学家按照制图标准，分别制作东西半球正射投影、鲁滨逊投影和墨卡托投影加方位投影图三种影像图。这些图像将为国际同行开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更高的基础底图。
“通过我们制作的高分辨率火星全球影像图，可以为后续开展遥感数据影像提供精确地地理基准，便于科学家更好地开展火星全球地质地貌的研究。”他说。
天问一号环绕器1：1模型。图片来自：深空探测实验室供图
火星全球图鲁宾逊投影。图片来自：中国国家航天局
深空科学城
打造交互共融科技“绿洲”
同一天，安徽省发布深空探测实验室深空科学城概念性设计规划。
从量子科技、核聚变能到今天的深空科学城，安徽省正在持续发力，打造科技创新策源地。
据悉，深空科学城规划位于合肥“未来大科学城”核心区，以“深空探测”为主题，将打造世界一流的深空探测综合性研究基地，围绕深空技术、深空科学、深空资源、深空安全四大领域12个研究方向，支撑和实施国家重大科技工程。由国家航天局、安徽省人民政府、中国科技大学三方联合组建。
“深空科技城旨在加速打造国家级战略科技力量，推动航天技术新突破，促进重大科学发现，加快实现我国深空探测发展战略目标。”深空探测实验室质量技术部规划主管高倩表示。
她表示，深空科学城规划的原则主要有四个方面。一是加强统筹，统筹长远，分步建设；统筹与“合肥未来大科学城”其他布局内容的功能互补；统筹布局，集约用地。二是急用先行，紧密围绕国家重大任务需求，加紧形成实验室科研核心能力。三是聚焦重点，明确大科学装置功能定位，加快推动论证、培育和建设；四是，彰显理念，彰显“科技、安全、生态、国际化”理念，打造地标建筑，建设数字园区。
基于此，园区分为8个功能区（科研创新区、科学装置区、总装测试区、运行支持区、国际协作区、科普展示区、数据应用区、配套保障区），重点布局大科学装置，建设深空战略研究与体系中心等核心设施；培育国际大科学工程，推动共建国际月球科研站；建设集科学、技术、工程、科普于一体的创新高地；搭建科技成果落地和新兴产业发展平台，建成具有国际影响力的科创中心和人才高地。
据介绍，深空科技城将集科研圣地、田园耕地、旅游胜地于一体，旨在营造交互共融的科技“绿洲”。
月球“天上都会”
开启深空探测新征途
今年，我国月球探测任务的一个重点——将搭载鹊桥二号中继星任务发射的两颗鹊桥通导技术试验卫星分别正式命名为“天都一号”“天都二号”。
作为探月工程四期公共中继星平台，鹊桥二号中继星计划于2024年发射，为嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号任务提供中继通信服务。
“鹊桥中继星是建立地球与月球探测器之间的桥梁。”深空探测实验室总体技术研究院研究员陈晓解释，我国未来探月工程及全球月球探测发展趋势，对月球的通信、导航、遥感服务提出了迫切的需求。因此，近期我国启动了鹊桥通导遥综合星座的建设论证。
据介绍，这个综合星座系统复杂，关键技术众多。深空探测实验室利用鹊桥二号任务的发射余量，提出了天都一号、天都二号的试验任务。“天都一号”重约61千克，“天都二号”重约15千克。双星计划搭载长征八号运载火箭，随“鹊桥二号”中继星一同发射。入轨后，计划在环月大椭圆轨道，开展星地激光、星间微波测量试验，开展环月轨道确定、地月通信新技术验证。
陈晓表示，我国通常以极具中国文化元素的名称给卫星命名。“天都”的名称来源于安徽黄山的主峰之一，意味“天上都会”。也因此提出了两颗试验星的深空探测实验室的名称——天都实验室。
“这寓意着我们将面向未来，开启包括月球在内深空探测新征途。”陈晓说，“天都一号”“天都二号”小卫星的顺利实施，将为后续我国“鹊桥通导系统”的设计提供有力的参考和依据。
那么，和地球卫星对比，月球通导遥综合星座系统如何工作？对此，陈晓解释，月球的通信导航遥系统类似于月球版的“北斗导航系统”，通过发射运行于月球附近的人造卫星星座，为月面及环月用户提供中继通信、导航及遥感服务。
但是与北斗导航系统不同的是，在月球附近，由于受地球引力影响，卫星轨道动力学更复杂；同时由于月球卫星距离地球更远，通信链路信号更弱；此外，这个系统的服务对象也不同于地球用户，因此对星座设计、运行控制等都提出了更高的需求。
天都一号与天都二号。图片来自：深空探测实验室
随着中国航天事业的发展，中国航天科技成果还走出国门，成为国际合作的“橄榄枝”。航天日启动仪式上，中国国家航天局公布，嫦娥五号月壤样本还被馈赠于俄罗斯、法国等友邦。今年4月，法国总统马克龙访华期间，中国向法国赠送了1.5克科学用月球样品；2022年2月4日，俄罗斯总统普京访华时，中国赠送俄罗斯1.5克科学用月球样品；2023年3月，中国国家主席习近平访俄期间，俄罗斯回赠中国1.5克科学用月球样品。
据悉，中国赠送法国和俄罗斯的月球样品来源于2020年12月中国嫦娥五号任务从月球正面风暴洋东北部天船基地获取的钻取样品和表取样品；俄罗斯回赠中国的月球样品来源于1970年前苏联月球-16号任务钻取的样品。
2020年12月，中国国家航天局发布《月球样品管理办法》，鼓励开展月球样品研究，促进科学成果共享。迄今，已有澳大利亚、俄罗斯、法国、美国、英国及瑞典等国科学家参与了中国月球样品的科学研究。
随着中国深空探测不断走向更深更远处，中国与世界各国开展航天交流合作，推动在外空领域构建人类命运共同体的步伐将更加稳健。
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