阿联酋希望号探测器抵达火星

王帅 郭文博 李鹏

（1北京空间科技信息研究所 2中国空间技术研究院发展计划部）

北京时间2021年2月9日23：57，阿联酋希望号（Hope）火星探测器成功进入火星环绕轨道。此次火星探测任务不仅使阿联酋成为西亚首个、全球第五个成功实现火星环绕探测的国家，同时在阿联酋外交、促进男女平等、人才培养等方面发挥了重要作用，推动了阿联酋基于知识的经济发展战略。

1 任务基本情况

“阿联酋火星任务”（EMM）是阿联酋的首个火星探测任务，任务探测器名为希望号。任务的科学目标是研究火星大气和气候，提供对火星大气的全面了解。

希望号探测器发射质量约为1350kg，宽度约2.37m，高约2.9m。探测器的有效载荷包括用于获得高分辨率彩色图像的“阿联酋探索成像仪”（EXI），用于监测大气中温度分布、冰和水蒸气的“阿联酋火星红外光谱仪”（EMIRS），以及用于研究火星高层大气并跟踪氧和氢逃逸至太空的“阿联酋火星紫外光谱仪”（EMUS）。

2020年7月20日，希望号探测器搭乘H-2A运载火箭从日本种子岛航天中心（TNSC）发射升空。发射后，探测器首先进入地球停泊轨道，等待对准火星的时机，之后由火箭上面级将其送入火星转移轨道。

为了符合行星保护规定，希望号探测器在发射后进入的初始转移轨道并不直接瞄准火星，直到确认探测器性能正常之后，才通过轨道校正机动进入对准火星的轨道，以减少意外撞击火星表面并造成污染的可能性。8月17日，探测器的6台推进器首次点火，完成第一次轨道校正机动（TCM 1），探测器开始朝火星飞行。

经过近7个月的飞行，希望号探测器于2021年2月9日抵达火星附近，实施火星轨道插入机动。推进器持续点火约27min，于北京时间2021年2月9日23：57将探测器送入火星初始捕获轨道。11min后，来自探测器的信号确认轨道插入成功。在火星捕获轨道上，探测器需要再次调试并测试仪器，之后通过机动转移至科学探测轨道。

希望号探测器的科学探测轨道为20000km×43000km，轨道周期为55h，倾角为25°，近火点位于赤道附近。该轨道允许探测器绘制有史以来第一张全天候的火星全球大气动力学和天气图像。希望号探测器计划从2021年5月开始进行为期1个火星年（687天，约2个地球年）的科学运行，并有可能将科学研究时限扩展到2025年。

2 任务特点分析

通过国际合作实现能力快速提升

1）整个火星探测器基本由美国研究机构帮助研制。阿联酋采用了一种新颖的研制方法，即与具有长期深空探测经验的团队进行合作，避免本土开发技术花费过长的时间。同时，与直接购买相比，这种合作方式可以培养本国的人才、快速构建深空探测能力。阿联酋与美国的研究机构开展了深度合作，穆罕默德·本·拉希德航天中心（MBRSC）负责对探测器设计、开发和发射的各个阶段进行执行和监督，而科罗拉多大学博尔德分校（CU－Boulder）的大气与空间物理实验室负责建造探测器，大气与空间物理实验室和亚利桑那州立大学（ASU）牵头进行有效载荷的研制。阿联酋任务团队全程深度参与了希望号探测器的设计与研制，以及后续的发射和运行，但很难说希望号探测器由阿联酋自主建造，整个探测器以及核心的3个有效载荷全部由美国的研究机构研制，阿联酋团队通过参与研制获得了培训和经验。

2）发射运营方面广泛借助美国和日本的现有能力。希望号探测器由日本的H-2A火箭发射，阿联酋与发射提供商三菱重工有限公司（MHI）签署的协议属于阿联酋与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）签署的更广泛合作协议的一部分。EMM任务的地面运营部分也大量借助了美国国家航空航天局（NASA）以及美国院校和公司的能力。任务运行中心（MOC）位于穆罕默德·本·拉希德航天中心，任务支持设施（MSF）位于大气与空间物理实验室用作冗余操作能力，任务支持设施能够执行任务运行中心的几乎全部功能。地面通信网完全依托于NASA的深空网（DSN），任务轨道设计、科学操作事件列表由美国先进航天公司（Advanced Space）负责，导航则由美国KinetX航空航天公司（KinetX Aerospace）负责。

3）科学研究方面强调合作以及增进人类对火星的认知。EMM任务非常关注科学探索，将其视为一次科学任务而不是一次技术验证任务，这一点与印度的“曼加里安”（Mangalyaan）火星探测任务、以色列的“创世纪”（Beresheet）月球探测任务存在较大不同。EMM任务团队致力于与全球火星科学界共同研究其他任务尚未解决的关键问题。为了保障EMM成为一项可行的具有科学价值的任务，阿联酋团队联系了NASA召集的火星探测计划分析小组（MEPAG），该小组汇集了国际火星科学团队，对于未来火星探测的目标达成了共识。MEPAG梳理了当前4个主要目标：①确定火星是否曾经支持或仍能支持生命；②了解火星气候的过程和历史；③了解火星作为地质系统的起源和演变；④为载人火星探索做准备。EMM任务的科学和研究目标主要与前述目标2有关，即探索火星的天气和大气，对当前其他任务形成补充，以最大化科学收益，扩展人类知识。

强调人才培养和女性参与，推动基于知识的发展战略

1）推动了科学、技术、工程和数学（STEM）学科的发展。EMM任务承载了阿联酋发展航天的决心和希望。阿联酋期望通过此次任务的实施，推动其基于知识的经济发展战略，促进经济的多元化发展。EMM任务正在帮助激发阿联酋人民对于STEM学科的兴趣。阿联酋的大学生倾向于学习工程或商业，仅有不到5%的人攻读包括医学在内的基础科学学位或博士学位。过去几年，阿联酋的数所顶级大学开设了天文学、物理学和其他基础科学的新学位课程，培养科学技术研究人才。阿联酋大学STEM学科的入学率每年以12%的速度快速增长，是整体入学率增速的六倍。穆罕默德·本·拉希德航天中心的工作人员从最初的70人增加至200多人，该中心定期派遣人员到国外交流，并接待大学研究实习生。阿联酋正在全面推进研究人才的培养，改变重工程和技术而忽视研究的现状，而EMM任务成为实现这一目标的重要推手。

2）鼓舞女性投身于热爱的事业。阿联酋是阿拉伯国家中性别平等指数最高的国家，女性在所有毕业生中占比约70%，在STEM学科毕业生中占比约56%，远高于世界平均水平。女性在阿联酋接受高等教育的热情更高。尽管如此，女性在阿联酋劳动力中的占比仍较低，仅为28%。阿联酋希望改变女性工作比例较低的情况，目前，其2/3的政府雇员和1/4的部长为女性。同样，EMM任务重视女性参与，整个任务团队中女性占比达34%，各项目组负责人中有半数副职由女性担任，科学团队中女性比例高达80%。任务的科学负责人莎拉·阿来里（Sarah AI Amiri）也为女性，同时担任着阿联酋先进科学部部长。EMM任务的成功，不仅将激发年轻一代对科学的兴趣，还将鼓舞更多女性投身于自己热爱的事业。

3）推动由石油大国向知识驱动型经济体转型。对于阿联酋而言，EMM任务的驱动器并非太空，而是经济，空间科学探索的目标只能排在第二位。面对经济和环境挑战，阿联酋希望EMM任务能够通过鼓励研究基础科学学位课程，以及激励整个阿拉伯国家年轻人，加速其向知识经济的转型。石油和基础设施项目曾帮助阿联酋成为全球商业、航运和旅游枢纽，以及全球人均最富有的国家之一。但旅游行业容易受到全球经济影响，且近年来石油枯竭、水资源短缺等问题日益凸显，阿联酋急需发展新的经济驱动力量。由于阿联酋一贯高薪的政府工作以及对公民的慷慨补贴，一直以来该地区初创企业、私营机构或研究机构的工作吸引力不强。正是在此背景下，阿联酋政府提出了利用火星探测任务创造科学工作，并激发年轻的阿联酋人民投身科研的热情。阿联酋认为知识驱动型经济是最可持续的经济发展模式，并且太空资源将是未来各国争抢的重要资源。EMM任务作为阿拉伯国家第一个行星际探测任务，在阿联酋掀起了科学热潮；还帮助升级阿联酋的科学设施和基础设施，构建阿联酋开展重大科研项目和任务的基础。

3 小结

阿联酋首个火星探测器成功抵达火星并进入了火星环绕轨道，使阿联酋成为了继美国、苏联/俄罗斯、欧洲、印度之后第五个将探测器送入火星环绕轨道的国家。阿联酋通过国际合作的方式推动了航天技术能力的快速提升，更重要的是通过任务的开展，促进了基于知识的发展战略。借助于火星探测任务的巨大影响力，阿联酋正在推动人民观念上的转变，使其更加重视科技发展，激发年轻人投身科研、鼓舞女性投身事业。此次火星探测任务对于阿联酋后续发展知识驱动型经济发挥了巨大作用。