阿联酋的深空探测雄心

文/张晨

按计划，日本私营月球探测公司（iSPACE）的Hakuto-R（白兔-R，R意为重启的项目）探测器将搭乘太空探索技术公司的猎鹰9号运载火箭发射升空，目标为转移飞行时间5个月的月球低能捕获转移轨道。该探测器在阿里安宇航公司建造，干重为300千克，加满燃料的质量超过1吨，并且足以将30千克的载荷送至月球表面。如果成功，日本将成为第四个软着陆月球的国家，而它携带的小巡视器，也就是拉希德1号巡视器，将使得一个已经拥有火星探测器的中东国家——阿联酋，获得第一个到达月球表面的中东国家的称号。

而就在近日，阿联酋和中国航天签订了合作计划，计划将在2026年使用嫦娥七号探测器将自己的第二个巡视器部署至月球南极，进行月球南极探测。“嫦娥七号”的任务的难度和进步性空前巨大，选择跟随这个复杂的探测器前往月球，表明阿联酋对中国航天技术的信任和对月球南极任务的期待。

阿联酋不仅拥有地球轨道任务的决心，其深空探测愿望则更加令人注目，目前已经达成的成就甚至超过了一些传统航天大国。目前，阿联酋希望号火星探测器正在一条环绕火星的大椭圆轨道上运行。

▲ 希望号火星探测器任务徽章

“希望号”：首个非传统航天大国的探测器

在2020年的火星窗口，除了长征五号遥4火箭发射的天问一号探测器，美国宇宙神5火箭发射了火星2020探测器及机智号火星直升机之外，日本H-2型运载火箭发射了一个1吨多的火星探测器。这就是阿联酋的希望号火星探测器。这是阿联酋走向深空的第一步，是其深空探索决心的初步展示。

希望号火星探测任务并不是哪个酋长一时兴起投资的，该项目在2013年12月底的阿联酋内阁会议上被首次提出。当时阿联酋正面对着科研人员不足的窘境，而利用火星任务可以创造科学工作机会并激发年青人从事航天工作。当时该国为数不多的卫星工程师之一沙拉夫接到了直接来自阿联酋副总统兼总理穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆的电话，询问该国是否可以在2021年之前进入火星轨道。这也是阿联酋第一次谋划自己的深空任务。

2014年，阿联酋宣布将在2021年12月建国50周年之前向火星发射探测器。与此同时，阿联酋航天局成立。

“你们是一群孩子。你打算怎么去火星？”平均年龄27岁的项目团队经常听见这种笑话。的确，当时阿联酋刚刚发射了第一颗参与研制的卫星，没有航天机构，也没有行星科学专业，有点像刚刚学会说话就要去和诸葛亮辩论一样。

那时，阿联酋人自己也清楚自己航天技术的现状，不能说完全没有，只能说聊胜于无。于是他们选择和当时世界上唯一拥有充分火星任务经验的美国合作，聘请主要在科罗拉多大学博尔德分校的经验丰富的美国宇航局工程师，与他们一起工作。美国人提供如何将探测器发送到另一个星球的培训。

2015年5月，阿联酋火星探测器从数千条征名中被命名为“Al-Amal”，即“希望号”。选择“希望”这个名字是因为“它向数百万年轻的阿拉伯人传达了乐观的信息，即‘没有什么是不可能的，我们可以在科技进步上与最伟大的国家竞争’和‘不要限制你的野心，你可以甚至到达太空’”。

沙拉夫被他的上级告知“建造它，而不是购买它”，以便在阿联酋本土扩展技术。因此，在沙拉夫的领导下，美国和阿联酋的工程师们在希望号火星探测器开发的每个部分都进行了合作，从设计到制造，工作主要在科罗拉多大学博尔德分校的大气与空间物理联合实验室(LASP)和穆罕默德·本·拉希德航天中心（MBRSC）进行。亚利桑那大学(ASU)和加州大学伯克利分校支持了探测器的建造。

▲ 艺术家创作的“希望号”任务海报（探测器有误，画成了美国的MRO）

希望号火星探测器的发射质量为1350千克，干重550千克，配置有6个120牛轨控推力器和8个5牛姿态控制推力器，该任务旨在增强阿联酋工程师的能力并增加人类对火星大气的了解。探测器携带了3项科学载荷：

▲ 阿联酋工程师和EMM的合影

▲“希望号”在做测试

▲ EXI

▲ EMIRS

阿联酋探索成像仪(EXI)是一款多波段相机，能够拍摄空间分辨率优于8千米的高分辨率图像。EXI测量火星大气中水、冰、尘埃、气溶胶和臭氧含量的特性。该仪器由博尔德分校的大气与空间物理联合实验室和拉希德航天中心合作研制。

▲希望号火星探测器做真空热试验

阿联酋火星红外光谱仪(EMIRS)是由亚利桑那大学、北亚利桑那大学和拉希德航天中心合作开发的干涉热红外光谱仪。它测量来自地表和大气的辐射，确定地表温度、大气温度剖面以及大气中的冰、水蒸汽和尘埃丰度。EMIRS可提供火星低层和中层大气的视图。

阿联酋火星紫外光谱仪(EMUS)是一种远紫外成像光谱仪，可测量100纳米～170纳米光谱范围内的发射，以测量热层的全球特征和变异性，以及氢和氧的冕状分布。该仪器的设计和开发由博尔德分校的大气与空间物理联合实验室领导。

▲EXI在2022年07月03日拍摄的火星

希望号火星探测器于北京时间2020年7月20日由日本H-2火箭发射升空，进入前往火星的转移轨道。2021年2月9日探测器执行刹车任务，成功进入环火轨道。随后经过数次机动进入20000千米×43000千米、周期55小时的火星科学探测轨道，开始科学探测。该探测器计划工作1个火星年，至今已经创造了超过236.8GB的科学数据，以研究火星大气的变化。阿联酋内阁事务部长称，该任务的成本为2亿美元。

“希望号”大获成功。阿联酋人成功利用技术合作达成了这项看似不可能的深空任务——虽然无论怎么说“希望号”都只是一个美国制造和美国控制的探测器，但自此一役，阿联酋彻底成为了深空任务中的新起之秀，其借助合作和搭载的模式也将继续延续到未来的月球任务之中，也就是拉希德号系列月球巡视器。

▲拉希德号月球巡视器的logo

“拉希德号”的月球之旅

阿联酋在“希望号”发射后两个月公布了自己的月球计划：该国副总统谢赫·穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆在2020年9月19日宣布，阿拉伯联合酋长国将于2024年发射一项新的阿联酋太空任务，以探索月球。谢赫·穆罕默德说，以他的父亲谢赫·拉希德·本赛义德阿勒·马克图姆命名的“拉希德”（Rashid）漫游车将由阿联酋工程师团队在阿联酋建造。它将在2024年之前在登陆月球表面尚未被探索过的地区。

2021年4月，确定“拉希德”号月球巡视器将在2022年搭乘日本的日本民营月球探测公司（iSPACE）的白兔-R探测器前往月球表面。这个小巡视器重约10千克，尺寸约为53厘米×54厘米×8.5厘米，它配备两个高分辨率相机，以及一个用于捕捉小细节的显微相机和一个热成像相机，还将携带朗缪尔探测器。

该巡视器完全由阿联酋团队研制。该项目是阿联酋太空探索战略的关键部分，其核心是建立新的研发能力，激励阿联酋年轻人从事太空科学和研究，并促进全球科技合作。

根据拉希德航天中心的消息，白兔-R将着陆在月球的“梦之湖”（Lacus Somniorum），该地区位于月球的东北侧37.56°N，30.8°E，直径424.76千米。“拉希德号”将被放置至月表，持续至少14个地球日以探测月表环境。对“梦之湖”环境的研究将有助于科学家们进一步了解月球。朗缪尔探测器旨在研究月球的等离子体，这是一层覆盖其表面的带电气体。该研究可能有助于解释为什么月球尘埃如此粘稠，这是阿波罗任务期间遇到的主要麻烦事，也是未来任务的潜在问题。阿联酋航天局希望从任务中收集的数据将有助于在月球上建立一个研究站，并回答与太阳系形成有关的问题。

▲白兔-探测器和拉希德号巡视器

▲真空试验中的拉希德号

拉希德航天中心总干事说：“我们对空间研究和开发的承诺引起了全世界的关注。我们现在通过国际合作，利用我们先进的科技中心，帮助在我们国家创造新的太空经济格局。阿联酋月球任务等科学努力的使命是让阿联酋的旗帜高高飘扬，并站在为人类未来科学成就做出贡献的国家的最前沿。”

金星-小行星任务：宏大的多目标旅行

2021年10月，阿联酋航天局宣布开始一项新的阿联酋行星任务，其中包括飞掠金星，然后对火星以外的小行星带进行探索。该任务计划于2028年发射。

这次任务的目的是飞掠金星，以及小行星主带。此外，它还旨在进一步加速这个年轻国家的空间工程、科学研究和探索能力，并推动该国私营部门的创新。新的任务将吸收阿联酋私营部门公司、当地大学参与。

该探测器将持续为期5年、36亿千米的漫长旅程。探测器将在2028年发射升空，在2028年中飞掠金星，随后在2029年中飞掠地球。2030年飞掠首颗主带小行星，在连续飞掠6颗小行星后着陆在第7颗小行星上。最远将距离太阳3个天文单位，约4.48亿千米。此时探测器距离地球约5.6亿千米。目前该任务透露的信息不多，但认为初步的轨道设计已经完成。该任务是与科罗拉多大学博尔德分校的大气和空间物理实验室合作进行的，和阿联酋火星探测任务一样。

拉希德2号：中国月球探测计划下的新尝试

▲艺术家绘制的阿联酋金星-小行星探测任务效果图

在2022年国际宇航大会期间，阿联酋和中国签订了协议——使用嫦娥七号着陆器，将阿联酋的10千克重的月球巡视器放置至月球南极85°左右的永昼区，进行月球南极探测。该巡视器可能被命名为拉希德2号，但目前尚未确定。

拉希德2号的意义不只是一个月球协作探测计划，而是中国航天打开中东深空合作任务并且扩展国际航天影响力的重要事件。这件事对两个国家来说是一种双赢，也为更多、更广泛的合作铺平了道路。

“火星2117”与火星科学城计划

阿联酋的航天雄心还不止于此。在将航天员送入国际空间站后，他们开始规划载人深空任务。“希望有一天能够让我们阿联酋航天员登上月球表面，我们的最终目标是将人类送上火星，而登月将是第一步。”

2017年，阿联酋宣布计划在未来100年内殖民火星，在2117年建立一个火星殖民地。这就是“火星2117”计划。由此产生了在迪拜附近建立火星科学城的设想。

火星科学城最初计划覆盖17.6万平方米的沙漠，面积超过30个足球场，造价大约1.35亿美元，旨在开发殖民火星所需的技术，并建立实验室来刺激这个红色星球的环境。它还将被用作食品、能源和水的使用的农业试验台。

火星殖民城市将由加压的生物质穹顶组成，以保持舒适的温度和可居住的气压，每个地方都覆盖着透明的聚乙烯膜。通过向地下冰层发电而产生的氧气会填满每个生物群落。随着火星上人口的增长，生物穹顶将被连接在一起，形成环状的村庄和城市。这座城市将使用太阳能供电和加热，薄薄的大气可以帮助穹顶保持温度。由于火星上的大气很少，传热量将会很低，这意味着穹顶内的空气不会像地球上那样快地冷却。

建筑将使用火星土壤3D打印的圆顶，房间将延伸到地下20英尺，以保护里面的人免受有害辐射和流星的伤害。这个神秘的设计在某些方面甚至有点好玩。在未来的火星上，你的地下洞穴里会有天窗，就像水族馆一样，有鱼在周围游泳。水窗保护居民免受辐射，同时允许光线进入地下房间。

阿联酋火星科学城预计于2022年开工，2024年完工。火星科学城将被用作模拟恶劣的类空间环境，在那里，人类被隔离生活几周或几个月，为未来的太空探索任务做准备。MBRSC希望，未来这样的研究能够在阿联酋火星科学城进行。这将是一个可以开发科学和技术的平台，以帮助未来的火星任务。此外，火星科学城将成为一个新的设施，帮助国际社会寻求火星殖民。