淺談火星探測任務背后的影響因素的論文

　　1 重要意義與影響

　　該任務使印度成為亞洲首個，繼美國、俄羅斯和歐盟之后全球第4個依靠自主研發實現火星探測的國家，也是全世界唯一一個首次火星探測任務就成功的國家。在軍事與國防總體能力方面，是印度繼1998年成功進行3次地下核試驗、2012年成功試射自主開發的能攜帶核彈頭的烈火-5導彈之后又一次標志性提升;在深空探測方面，是繼2008年10月印度月船-1(Chandrayaan-1)執行探月任務之后，印度第2次大型深空探測項目，有助于推進印度“十二五”期間的各項太空科學活動;在經濟提振方面，印度國內“應該將錢花在衛生福利上面”的輿論消失了，近年來印度經濟處于下行通道的嚴峻時期，有助于帶動印度經濟和自信心的恢復;在國際政治方面，改變了西方媒體對印度航天一直唱衰的態度，并為印度爭取成為聯合國安理會常任理事國再添砝碼。

　　2 任務成功因素分析

　　此次探測任務分為發射、地球軌道機動、火星轉移軌道、進入火星軌道和在軌工作5個階段，整個工程能夠順利開展取決于多方面的因素。

　　航天研究機構對太空發展計劃的有效部署

　　1972年，印度成立了太空委員會(SC)和太空部(DOS)。太空委員會負責印度太空活動的政策起草和科研項目監管，并帶來社會經濟效益;太空部所屬的印度空間研究組織擁有專門負責研究太空發展計劃的太空科學咨詢委員會(ADCOS)，該部門將印度第11個5年計劃(2007-2012年)中的太空科學發展重點聚集于5個方面：地外行星探測、天文與天體物理研究、太空天氣、地球天氣與氣候，開展了多項新太空任務，包括火星探測器、月球探測器、小行星探測器、彗星飛略與外太陽系探索等任務。“十一五”期間開展研制的“曼加里安”、月船-2、天文衛星-1(Astrosat-1)，阿迪亞-1(Aditya-1)等深空探測項目，預計相繼在國家第12個5年計劃中實現。

　　經驗證的探測器技術

　　“曼加里安”任務雖然是印度首次進行的地月外星際任務，但采用了印度月船-1月球探測器等任務的成熟技術，并由月船-1改裝而來，質量為1350kg，其中燃料部分為852kg。探測器主體結構仍由印度斯坦航空有限公司(HAL)研制，印度空間研究組織繼續負責進行探測器主發動機的地面試驗工作，并集成有效載荷。

　　最簡化的有效載荷功能

　　經過研究，太空科學咨詢委員會將“曼加里安”的有效載荷數量從33個減少到9個，最后確定為5個，其質量僅約15kg。這一數字遠遠小于美國“火星大氣與揮發物演變”(Maven)火星探測器的載荷質量，使得探測器的體積最小化，提升了任務的可靠性。雖然“曼加里安”在科學功能方面弱于美國火星探測器，但其有效載荷可以完成火星大氣、粒子環境研究、表面成像這三類主要研究工作。

　　可靠而廣泛分布的自建測控網絡

　　在地球軌道階段，印度空間研究組織遙測、跟蹤、指揮網(ISTRAC)地面網絡實施遙測、跟蹤與控制(TT&C)，負責印度所有的近地軌道衛星以及星際任務的運營與保障。在印度國內的站點位于印度的班加羅爾、布萊爾港、特里凡得瑯，在國外的站點包括毛里求斯、文萊以及印度尼西亞比亞克島。印度S頻段兩艘輪船監測站，位于南太平洋上，分別搭載了4.6m和1.8m天線，監測“極軌衛星運載火箭”與飛船分離動作。

　　3 成本控制因素分析

　　據 媒體 報 道， 印 度此 次任 務 成本 為 45億 盧 比(約合4.52億元人民幣，7400萬美元)，僅相當于一架大型客機的造價，大約是美國“火星大氣與揮發物演化任務”火星計劃花費的1/10(6.71億美元，約合人民幣41.16億元)。其原因主要體現在以下幾方面。

　　實施全面預算制度，有效控制任務成本

　　印度空間研究組織負責印度航天發展的全面預算計劃和管理執行，包括：運載火箭(研制半低溫發動機、科研單位、火箭研制)、衛星(衛星研制、試驗室、通信與探測網絡等)、空間科學技術(月船-1月球探測、“曼加里安”火星探測等)、空間應用技術、管理機構、服務運營等，均納入預算范圍，確保任何一項任務成本得到控制。

　　使用本國技術和元器件，降低產品配套成本

　　印度太空部致力于本國工業部門參與航天研制與發展計劃，目前已有超過500家大、中、小型工業部門參與硬件生產與軟件開發等服務，生產制造一枚火箭的成本中有60%來自于印度工業部門，如印度安得利(Antrix)公司、印度斯坦航空有限公司等。此次“曼加里安”火星探測任務本著本國產品優先采用的原則，使用的幾乎全部是印度本土開發和制造的價格較為便宜的產品，如有效載荷、測控網、探測器結構等。

　　采用已有成熟技術，有效降低任務風險

　　印度近年來大力開發多個大型航天工程，印度空間研究組織此次開展工程研制的原則是：盡最大可能采用現有成熟技術，不怕其陳舊，不追求單項技術的'先進;最大限度地用軟件模擬測試來替代實體模型;盡可能完善試驗，優化測試。這些原則使印度工程師沒有嘗試其他新方法的機會，從而降低了風險，提高了成效。但印度空間研究組織主席也表示，缺少創新是其工程迅速和高效背后存在的弊端。

　　4 任務成功帶來的啟示

　　科學合理地編制航天科研任務預算，并逐步實現透明化

　　印度航天與歐美航天發展具有一定的共同點，即在制定明確的大型航天工程計劃時，將計劃詳細分解為大量的子計劃，并明確每個子計劃的預算數額。所有信息都公開對外發布，并且針對預算或計劃未能如期完成的情況會說明詳細原因。這在一定程度上約束了工程成本的支出，形成了有效的成本控制機制。任務預算與任務信息的透明化，將有助于更多的社會技術與資本參與航天工程，推動項目快速高效發展。

　　在自主研制的基礎上開展國際合作，解決任務瓶頸問題

　　通過此次任務可以看出，印度自建的測控網絡站點不僅分布于印度國內，還在東南亞、非洲等地區的多個國家進行了部署，這些觀測站在任務執行過程中發揮了重要作用。與此同時，印度此次任務在發射測控和深空通信網絡方面都得到了美國先進航天技術機構的大力支持與保障。中國和印度目前都沒有建立完備的全球深空通信網絡，在自主研制原則下爭取必要的國際力量，可以為當前和未來航天任務的成功提供重要保障。

　　從已有航天工程和項目中汲取經驗，充分挖掘技術與系統的繼承性潛力

　　印度空間研究組織在負責印度火星探測任務的同時，也是2008年印度探月工程的實施者。雖然月船-1探月任務僅僅執行了312天，遠未達到2年的預期目標，但印度空間研究組織在高輻射環境對電子器件影響、熱管理系統、冗余的小型化傳感器等方面獲得了寶貴經驗。基于月船-1衛星平臺，將月船-1改裝成“曼加里安”用于執行火星任務。印度已完成的大型航天系統工程并不多，但此次火星探測充分利用了工程繼承與經驗教訓的雙重作用，實現了任務的快速完成和成本控制。

　　5 結束語

　　近年來，印度在航天領域取得了長足的進步和快速的發展，并制定了多個宏偉的太空發展計劃，此次印度“曼加里安”成功入軌僅是其中之一。印度致力于突破各項任務挑戰，試圖打造在亞洲的航天大國優勢，其發展路徑中的可取之處與技術態勢有必要進一步深入研究，并給予高度關注。

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