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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(fā)實現(xiàn)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(fā)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(zhí)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(jīng)濟提振方面，印度國內(nèi)“應該將錢花在衛(wèi)生福利上面”的輿論消失了，近年來印度經(jīng)濟處于下行通道的嚴峻時期，有助于帶動印度經(jīng)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(tài)度，并為印度爭取成為聯(lián)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(fā)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(fā)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(jiān)管，并帶來社會經(jīng)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(fā)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(fā)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�！笆晃濉逼陂g開展研制的“曼加里安”、月船-2、天文衛(wèi)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(xiàn)。
經(jīng)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(zhì)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(xù)負責進行探測器主發(fā)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(jīng)過研究，太空科學咨詢委員會將“曼加里安”的有效載荷數(shù)量從33個減少到9個，最后確定為5個，其質(zhì)量僅約15kg。這一數(shù)字遠遠小于美國“火星大氣與揮發(fā)物演變”(Maven)火星探測器的載荷質(zhì)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(huán)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(wǎng)絡
在地球軌道階段，印度空間研究組織遙測、跟蹤、指揮網(wǎng)(ISTRAC)地面網(wǎng)絡實施遙測、跟蹤與控制(TT&C)，負責印度所有的近地軌道衛(wèi)星以及星際任務的運營與保障。在印度國內(nèi)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(jiān)測站，位于南太平洋上，分別搭載了4.6m和1.8m天線，監(jiān)測“極軌衛(wèi)星運載火箭”與飛船分離動作。
3 成本控制因素分析
據(jù) 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(fā)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(xiàn)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(fā)展的全面預算計劃和管理執(zhí)行，包括：運載火箭(研制半低溫發(fā)動機、科研單位、火箭研制)、衛(wèi)星(衛(wèi)星研制、試驗室、通信與探測網(wǎng)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(chǎn)品配套成本
印度太空部致力于本國工業(yè)部門參與航天研制與發(fā)展計劃，目前已有超過500家大、中、小型工業(yè)部門參與硬件生產(chǎn)與軟件開發(fā)等服務，生產(chǎn)制造一枚火箭的成本中有60%來自于印度工業(yè)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(chǎn)品優(yōu)先采用的原則，使用的幾乎全部是印度本土開發(fā)和制造的價格較為便宜的產(chǎn)品，如有效載荷、測控網(wǎng)、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(fā)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(xiàn)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(yōu)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(chuàng)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(xiàn)透明化
印度航天與歐美航天發(fā)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(shù)額。所有信息都公開對外發(fā)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(fā)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(wǎng)絡站點不僅分布于印度國內(nèi)，還在東南亞、非洲等地區(qū)的多個國家進行了部署，這些觀測站在任務執(zhí)行過程中發(fā)揮了重要作用。與此同時，印度此次任務在發(fā)射測控和深空通信網(wǎng)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(wǎng)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(jīng)驗，充分挖掘技術與系統(tǒng)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(zhí)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(huán)境對電子器件影響、熱管理系統(tǒng)、冗余的小型化傳感器等方面獲得了寶貴經(jīng)驗�；谠麓�-1衛(wèi)星平臺，將月船-1改裝成“曼加里安”用于執(zhí)行火星任務。印度已完成的大型航天系統(tǒng)工程并不多，但此次火星探測充分利用了工程繼承與經(jīng)驗教訓的雙重作用，實現(xiàn)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(fā)展，并制定了多個宏偉的太空發(fā)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(zhàn)，試圖打造在亞洲的航天大國優(yōu)勢，其發(fā)展路徑中的可取之處與技術態(tài)勢有必要進一步深入研究，并給予高度關注。
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