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淺談火星探測(cè)任務(wù)背后的影響因素的論文
1 重要意義與影響
該任務(wù)使印度成為亞洲首個(gè)，繼美國(guó)、俄羅斯和歐盟之后全球第4個(gè)依靠自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)火星探測(cè)的國(guó)家，也是全世界唯一一個(gè)首次火星探測(cè)任務(wù)就成功的國(guó)家。在軍事與國(guó)防總體能力方面，是印度繼1998年成功進(jìn)行3次地下核試驗(yàn)、2012年成功試射自主開發(fā)的能攜帶核彈頭的烈火-5導(dǎo)彈之后又一次標(biāo)志性提升;在深空探測(cè)方面，是繼2008年10月印度月船-1(Chandrayaan-1)執(zhí)行探月任務(wù)之后，印度第2次大型深空探測(cè)項(xiàng)目，有助于推進(jìn)印度“十二五”期間的各項(xiàng)太空科學(xué)活動(dòng);在經(jīng)濟(jì)提振方面，印度國(guó)內(nèi)“應(yīng)該將錢花在衛(wèi)生福利上面”的輿論消失了，近年來(lái)印度經(jīng)濟(jì)處于下行通道的嚴(yán)峻時(shí)期，有助于帶動(dòng)印度經(jīng)濟(jì)和自信心的恢復(fù);在國(guó)際政治方面，改變了西方媒體對(duì)印度航天一直唱衰的態(tài)度，并為印度爭(zhēng)取成為聯(lián)合國(guó)安理會(huì)常任理事國(guó)再添砝碼。
2 任務(wù)成功因素分析
此次探測(cè)任務(wù)分為發(fā)射、地球軌道機(jī)動(dòng)、火星轉(zhuǎn)移軌道、進(jìn)入火星軌道和在軌工作5個(gè)階段，整個(gè)工程能夠順利開展取決于多方面的因素。
航天研究機(jī)構(gòu)對(duì)太空發(fā)展計(jì)劃的有效部署
1972年，印度成立了太空委員會(huì)(SC)和太空部(DOS)。太空委員會(huì)負(fù)責(zé)印度太空活動(dòng)的政策起草和科研項(xiàng)目監(jiān)管，并帶來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益;太空部所屬的印度空間研究組織擁有專門負(fù)責(zé)研究太空發(fā)展計(jì)劃的太空科學(xué)咨詢委員會(huì)(ADCOS)，該部門將印度第11個(gè)5年計(jì)劃(2007-2012年)中的太空科學(xué)發(fā)展重點(diǎn)聚集于5個(gè)方面：地外行星探測(cè)、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(xiàng)新太空任務(wù)，包括火星探測(cè)器、月球探測(cè)器、小行星探測(cè)器、彗星飛略與外太陽(yáng)系探索等任務(wù)�！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(cè)項(xiàng)目，預(yù)計(jì)相繼在國(guó)家第12個(gè)5年計(jì)劃中實(shí)現(xiàn)。
經(jīng)驗(yàn)證的探測(cè)器技術(shù)
“曼加里安”任務(wù)雖然是印度首次進(jìn)行的地月外星際任務(wù)，但采用了印度月船-1月球探測(cè)器等任務(wù)的成熟技術(shù)，并由月船-1改裝而來(lái)，質(zhì)量為1350kg，其中燃料部分為852kg。探測(cè)器主體結(jié)構(gòu)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(fù)責(zé)進(jìn)行探測(cè)器主發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)工作，并集成有效載荷。
最簡(jiǎn)化的有效載荷功能
經(jīng)過研究，太空科學(xué)咨詢委員會(huì)將“曼加里安”的有效載荷數(shù)量從33個(gè)減少到9個(gè)，最后確定為5個(gè)，其質(zhì)量?jī)H約15kg。這一數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于美國(guó)“火星大氣與揮發(fā)物演變”(Maven)火星探測(cè)器的載荷質(zhì)量，使得探測(cè)器的體積最小化，提升了任務(wù)的可靠性。雖然“曼加里安”在科學(xué)功能方面弱于美國(guó)火星探測(cè)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(cè)控網(wǎng)絡(luò)
在地球軌道階段，印度空間研究組織遙測(cè)、跟蹤、指揮網(wǎng)(ISTRAC)地面網(wǎng)絡(luò)實(shí)施遙測(cè)、跟蹤與控制(TT&C)，負(fù)責(zé)印度所有的近地軌道衛(wèi)星以及星際任務(wù)的運(yùn)營(yíng)與保障。在印度國(guó)內(nèi)的站點(diǎn)位于印度的班加羅爾、布萊爾港、特里凡得瑯，在國(guó)外的站點(diǎn)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(cè)站，位于南太平洋上，分別搭載了4.6m和1.8m天線，監(jiān)測(cè)“極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭”與飛船分離動(dòng)作。
3 成本控制因素分析
據(jù) 媒體 報(bào) 道， 印 度此 次任 務(wù) 成本 為 45億 盧 比(約合4.52億元人民幣，7400萬(wàn)美元)，僅相當(dāng)于一架大型客機(jī)的造價(jià)，大約是美國(guó)“火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)”火星計(jì)劃花費(fèi)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(shí)施全面預(yù)算制度，有效控制任務(wù)成本
印度空間研究組織負(fù)責(zé)印度航天發(fā)展的全面預(yù)算計(jì)劃和管理執(zhí)行，包括：運(yùn)載火箭(研制半低溫發(fā)動(dòng)機(jī)、科研單位、火箭研制)、衛(wèi)星(衛(wèi)星研制、試驗(yàn)室、通信與探測(cè)網(wǎng)絡(luò)等)、空間科學(xué)技術(shù)(月船-1月球探測(cè)、“曼加里安”火星探測(cè)等)、空間應(yīng)用技術(shù)、管理機(jī)構(gòu)、服務(wù)運(yùn)營(yíng)等，均納入預(yù)算范圍，確保任何一項(xiàng)任務(wù)成本得到控制。
使用本國(guó)技術(shù)和元器件，降低產(chǎn)品配套成本
印度太空部致力于本國(guó)工業(yè)部門參與航天研制與發(fā)展計(jì)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(wù)，生產(chǎn)制造一枚火箭的成本中有60%來(lái)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(cè)任務(wù)本著本國(guó)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(jià)格較為便宜的產(chǎn)品，如有效載荷、測(cè)控網(wǎng)、探測(cè)器結(jié)構(gòu)等。
采用已有成熟技術(shù)，有效降低任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)
印度近年來(lái)大力開發(fā)多個(gè)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(shù)，不怕其陳舊，不追求單項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn);最大限度地用軟件模擬測(cè)試來(lái)替代實(shí)體模型;盡可能完善試驗(yàn)，優(yōu)化測(cè)試。這些原則使印度工程師沒有嘗試其他新方法的機(jī)會(huì)，從而降低了風(fēng)險(xiǎn)，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(wù)成功帶來(lái)的啟示
科學(xué)合理地編制航天科研任務(wù)預(yù)算，并逐步實(shí)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(diǎn)，即在制定明確的大型航天工程計(jì)劃時(shí)，將計(jì)劃詳細(xì)分解為大量的子計(jì)劃，并明確每個(gè)子計(jì)劃的預(yù)算數(shù)額。所有信息都公開對(duì)外發(fā)布，并且針對(duì)預(yù)算或計(jì)劃未能如期完成的情況會(huì)說(shuō)明詳細(xì)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(jī)制。任務(wù)預(yù)算與任務(wù)信息的透明化，將有助于更多的社會(huì)技術(shù)與資本參與航天工程，推動(dòng)項(xiàng)目快速高效發(fā)展。
在自主研制的基礎(chǔ)上開展國(guó)際合作，解決任務(wù)瓶頸問題
通過此次任務(wù)可以看出，印度自建的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)不僅分布于印度國(guó)內(nèi)，還在東南亞、非洲等地區(qū)的多個(gè)國(guó)家進(jìn)行了部署，這些觀測(cè)站在任務(wù)執(zhí)行過程中發(fā)揮了重要作用。與此同時(shí)，印度此次任務(wù)在發(fā)射測(cè)控和深空通信網(wǎng)絡(luò)方面都得到了美國(guó)先進(jìn)航天技術(shù)機(jī)構(gòu)的大力支持與保障。中國(guó)和印度目前都沒有建立完備的全球深空通信網(wǎng)絡(luò)，在自主研制原則下爭(zhēng)取必要的國(guó)際力量，可以為當(dāng)前和未來(lái)航天任務(wù)的成功提供重要保障。
從已有航天工程和項(xiàng)目中汲取經(jīng)驗(yàn)，充分挖掘技術(shù)與系統(tǒng)的繼承性潛力
印度空間研究組織在負(fù)責(zé)印度火星探測(cè)任務(wù)的同時(shí)，也是2008年印度探月工程的實(shí)施者。雖然月船-1探月任務(wù)僅僅執(zhí)行了312天，遠(yuǎn)未達(dá)到2年的預(yù)期目標(biāo)，但印度空間研究組織在高輻射環(huán)境對(duì)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(yàn)�；谠麓�-1衛(wèi)星平臺(tái)，將月船-1改裝成“曼加里安”用于執(zhí)行火星任務(wù)。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(cè)充分利用了工程繼承與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的雙重作用，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)的快速完成和成本控制。
5 結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái)，印度在航天領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和快速的發(fā)展，并制定了多個(gè)宏偉的太空發(fā)展計(jì)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(xiàng)任務(wù)挑戰(zhàn)，試圖打造在亞洲的航天大國(guó)優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展路徑中的可取之處與技術(shù)態(tài)勢(shì)有必要進(jìn)一步深入研究，并給予高度關(guān)注。
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