2020年探測(cè)火星 面對(duì)挑戰(zhàn)我們準(zhǔn)備好了嗎

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)3月21日發(fā)布報(bào)告稱，在火星測(cè)溫受阻的”洞察”號(hào)火星探測(cè)器，作業(yè)已暫停近三周，故障原因仍未查明。

顯然，探測(cè)火星不是件容易的事?？墒侨祟愄綔y(cè)火星的熱情卻從未熄滅。2019年全國(guó)兩會(huì)期間，全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁透露，2020年我國(guó)將發(fā)射探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)。中國(guó)火星探測(cè)任務(wù)工程總設(shè)計(jì)師張榮橋曾表示，首次火星探測(cè)任務(wù)一步實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”探測(cè)，這在國(guó)際上前所未有，難度極大。

火星有什么魔力吸引人類前赴后繼?面對(duì)艱巨的挑戰(zhàn)，我們準(zhǔn)備好了嗎?

為人類尋找第二家園探路

從兒時(shí)熟悉的“馬丁叔叔”，到近年熱映的《火星救援》，火星寄托著人類無(wú)數(shù)太空夢(mèng)想，被視為人類“太空家園”的重要候選。美國(guó)SpaceX公司近年就提出了“火星移民”計(jì)劃，并設(shè)計(jì)了一次可以運(yùn)送100人的火星火箭“BFR”。

當(dāng)然，要改造、建設(shè)并移居火星還為時(shí)尚早，但現(xiàn)階段對(duì)火星進(jìn)行探測(cè)，也具有重要的科學(xué)意義。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄭永春認(rèn)為，研究火星可以給人類帶來(lái)很多的啟示。他表示，火星和地球是太陽(yáng)系里的“兄弟姐妹”，研究?jī)烧叩漠愅?，互為參考，是極具價(jià)值的基礎(chǔ)研究。

火星上是否存在或曾經(jīng)存在過(guò)生命，這也是讓科學(xué)家牽腸掛肚的謎題。研究表明，遠(yuǎn)古時(shí)代火星上曾有濕暖氣候和流動(dòng)水;2018年，科學(xué)家在火星南極冰蓋下發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水存在的證據(jù)。這增強(qiáng)了人們尋找火星生命的信心，也讓人們看到了在火星上生活的希望。

此外，對(duì)火星本底磁場(chǎng)長(zhǎng)期演變的探測(cè)，對(duì)研究地球磁場(chǎng)的長(zhǎng)期演化具有重要借鑒意義;對(duì)火星地形、地貌特征與分區(qū)，表面物質(zhì)組成與分布等開展研究，則有助于了解火星的起源與演化。

我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器搭載了13臺(tái)科學(xué)載荷，將探測(cè)火星的形貌、土壤、環(huán)境、大氣，研究火星上的水冰分布、物理場(chǎng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩表示，如果這次任務(wù)成功，我國(guó)將進(jìn)一步實(shí)施火星表面采樣返回任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)火星從全球普查到局部詳查、著陸就位分析，再到樣品實(shí)驗(yàn)室分析的科學(xué)遞進(jìn)。龐之浩介紹，我國(guó)火星探測(cè)計(jì)劃總體科學(xué)目標(biāo)包括研究確定火星著陸和生命存在的條件與地區(qū)，火星土壤特性及其水冰、氣體與物質(zhì)組成，火星大氣及氣候特征，火星地質(zhì)特征、演化與比較行星學(xué)等。

探月工程為探火任務(wù)奠定基礎(chǔ)

要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，首先得到達(dá)火星，這一過(guò)程困難重重。

首先要突破的是遙遠(yuǎn)的距離。火星距地球最近時(shí)也有大約5000萬(wàn)公里，而探測(cè)器抵達(dá)火星需要飛行幾億公里，對(duì)發(fā)射、軌道、控制、通信和電源等技術(shù)都有很高要求。記者了解到，我國(guó)將用目前國(guó)內(nèi)推力最大的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射火星探測(cè)器，將其直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道。

由于距離遙遠(yuǎn)，測(cè)控通信也非易事。不過(guò)北京航天飛行控制中心副主任李劍曾表示，我國(guó)已具備上億公里深空測(cè)控的能力，完全能支持火星探測(cè)。

與飛行相比，探測(cè)器在火星下降著陸的難度更大，過(guò)去許多探測(cè)器都在這一階段功虧一簣。龐之浩說(shuō)，進(jìn)入火星大氣時(shí)，探測(cè)器能接收到的遙測(cè)信號(hào)十分微弱;當(dāng)它運(yùn)行到火星背面，在地球上無(wú)法準(zhǔn)確獲取其軌道參數(shù);通信延時(shí)也會(huì)造成很大影響。因此火星著陸過(guò)程完全需要探測(cè)器自主完成，整個(gè)過(guò)程被稱為“恐怖7分鐘”。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司八院院長(zhǎng)代守侖介紹，火星大氣密度僅為地球的百分之一，著陸器進(jìn)入大氣后，以每小時(shí)兩萬(wàn)公里的速度“撞”向火星，需要通過(guò)氣動(dòng)外形、降落傘、反推發(fā)動(dòng)機(jī)等多種措施逐級(jí)減速，才能安全著陸。

全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)航天科技集團(tuán)十一院研究員周偉江此前透露，我國(guó)火星探測(cè)器已完成氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，以及氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱設(shè)計(jì)工作，正在進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。此外，我國(guó)于2016年首次完成了縮比火星降落傘高空開傘試驗(yàn)，驗(yàn)證了降落傘的充氣性能，獲取了降落傘氣動(dòng)力數(shù)據(jù)。

即使能成功降落，火星巡視器還要接受復(fù)雜、惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。2018年，美國(guó)機(jī)遇號(hào)火星車遭遇沙塵暴而停止工作，于今年2月被宣布“陣亡”。

應(yīng)該說(shuō)，在探測(cè)火星方面，我國(guó)還是“新生代”。不過(guò)，十多年來(lái)我國(guó)開展了五次探月活動(dòng)，全部取得成功，對(duì)深空探測(cè)領(lǐng)域的軌道設(shè)計(jì)、探測(cè)器自主導(dǎo)航控制、深空測(cè)控通信等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，同時(shí)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

這次任務(wù)能否成功，我們還需拭目以待。如果成功，它將成為我國(guó)繼探月之后深空探測(cè)任務(wù)的“敲門磚”。據(jù)國(guó)家航天局系統(tǒng)工程司副司長(zhǎng)趙堅(jiān)介紹，后續(xù)至2030年前后，我國(guó)還將實(shí)施小行星探測(cè)、火星取樣、木星系探測(cè)及行星穿越等深空探測(cè)任務(wù)。(付毅飛)

關(guān)鍵詞： 探測(cè)火星