中國2020年發射火星探測器 並將沖擊一項世界紀錄

2016年發布的火星探測器飛行效果圖。資料圖片/中國探月與深空探測網

2016年發布的火星車與著陸巡視器外觀設計構型圖。

中國2020年向火星出發，並將沖擊一項世界紀錄。

昨日，中國火星探測又一次引發關注。在山東舉辦的2019軟件定義衛星高峰論壇上，中國科學院院士、中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠在報告中透露：中國將於2020年探測火星。

歐陽自遠表示，此次中國將通過火星衛星、火星著陸器、火星車聯合探測火星，目前火星車已做好。航天專家表示，中國計劃在一次火星任務中完成“繞”“落”“巡”三大任務，在航天史上史無前例。

中國2020年“探火”，這一計劃已非首次披露。去年9月，在首屆世界公眾科學素質促進大會“太空探索與人類未來”分論壇上，國家航天局系統工程司司長李國平就曾“官宣”，我國將在2020年和2028年左右進行兩次火星探測，后一次將採樣返回。

李國平說，我國深空探測工程初步明確了四次任務。第一次任務是火星探測，計劃在2020年7月份發射火星探測器，預計經過10個月的飛行，2021年到達火星，著陸火星表面並進行巡視探測。其后，計劃2028年左右進行第二次火星探測任務，並採集火星土壤返回地球。

去年，作為“探火工程”的火箭、探測器系統研制方，中國航天科技集團也公布計劃，未來3年將實施我國首次火星探測，主要內容為無人火星環繞和著陸巡視探測。

最新消息為今年4月18日，記者從2019年月球和深空探測國際學術研討會上獲悉，我國嫦娥五號、嫦娥六號和中國首個火星探測器等重大工程任務目前正組織開展。

中國航天科技集團所屬中國空間技術研究院在會上介紹，該院正組織開展以上重大工程任務的研制，並將發揮航天工程技術能力優勢，支撐國家各級主管部門加快推進無人月球科研站、小行星探測、火星和木星系探測、太陽系邊際探測和行星際探測等一系列后續重大項目的規劃及實施。

另外，我國還計劃進行小行星探測，在2030年前后開展木星系探測和行星系探測。

釋疑1

中國為何選擇明年“探火”？

“探火”時間有講究，2年一次窗口期

每隔兩年，全球都會迎來一次火星探測小高潮。

面向2020年，全球多個火星探測器已經整裝待發。全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩介紹，明年可能是史上最密集的火星探測期，已有5個國家宣布了“探火計劃”。除中國外，美國計劃發射新型火星探測車，歐空局計劃發射ExoMars火星車，印度、阿聯酋也計劃2020年向火星送出探測器。

這是因為，根據地球與火星位置的關系，每26個月火星會有一次距離地球最近的機會，這也是發射火星探測器的最佳時間窗口。在這個時間點發射火星探測器，將節省大量燃料，縮短抵達月球的時間。2020年就將迎來一個窗口期，大約1個月。“如果沒有把握好窗口，就隻能再等兩年。”龐之浩說，美國洞察號探測器原計劃2016年發射，因一個儀器的故障，不得已推遲到2018年才升空。

歐陽自遠透露，我國已完成火星探測軌道設計、測控通信、自主導航、表面軟著陸等關鍵技術的科研攻關，為我國自主火星探測奠定了技術基礎。

釋疑2

首次“登火”難度何在？

“相當於從巴黎擊出一隻高爾夫球，落在東京的一個洞裡”

據相關部門公開信息，中國首次火星探測將實現軟著陸，在火星表面釋放火星車，開展巡視探測。對比嫦娥探月工程，嫦娥一號、二號實施繞月，嫦娥三號才實現軟著陸。我國火星探測則將一次性走完探月的三步。

這在世界航天史上是史無前例的。龐之浩介紹，此前，隻有美國在一次火星任務中同時完成“繞”和“落”，歐洲曾兩次嘗試“繞”和“落”，最終都沒有成功實現“落”。而中國計劃在一次火星任務中完成“繞”“落”“巡”三大任務，難度非常大。

據媒體報道，至今全球火星探測成功率大約為40%，火星因此有“航天器墳場”之稱。龐之浩介紹，最危險的環節在於進入火星軌道和著陸兩個階段。

“什麼時候‘剎車’進入火星軌道，進入軌道的角度是多少，何時打開降落傘，何時切斷降落傘……每個環節都步步驚心，都需要精准計算。”龐之浩說，航天器著陸7分鐘被稱為“恐怖7分鐘”。

由於距離越遠信號越弱，同時地火的距離還帶來至少10分鐘的信號延時，探測器進入火星軌道和著陸的那段關鍵時間，隻能依靠研究人員提前輸入的數據，由探測器進行自主判斷。

火星探測與月球探測最大的不同，在於距離的懸殊。地月平均距離為38萬公裡，而地火最近距離為5500萬公裡，最遠為3億-4億公裡，這對測控能力有極高的要求。有人比喻，讓火星探測器精准著陸，相當於從巴黎擊出一隻高爾夫球，落在東京的一個洞裡。

面對“探火”的種種難度，中國已做了大量准備工作，數次成功的探月任務也奠定了重要的技術基礎。首先，發射火星探測器需要大推力運載火箭，我國長征五號火箭已具備這樣的能力﹔其次，針對超遠距離的測控，我國已經建成深空測控站，並在嫦娥二號拓展任務中實現了超過1億公裡的測控﹔再次，探月取得的成功，幫助中國在著陸、巡視技術等領域奠定了基礎。

“中國火星探測起步晚，但起點高，所以效率也會比較高。雖然很難，還是有信心的。”龐之浩說。

釋疑3

首次“探火”要做什麼？

探測火星過去、現在的生命信息

中國火星探測器去火星肩負了什麼任務？中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋此前介紹，首次火星探測任務要探測火星的形貌、土壤、環境、大氣，研究火星上的水冰分布、物理場和內部結構。

歐陽自遠表示，火星探測的科學問題主要有三個方面：其一是探測火星上的生命活動信息，包括火星上現在生命的信息、過去是否存在過生命、火星生命生存的條件和環境等。

其二，是火星本體科學的研究，為研究火星積累資料，主要包括火星磁層、電離層與大氣層的探測與環境科學，火星地形地貌特征與分區，火星表面物質組成與分布，地質特征與構造區劃，火星內部結構、成分、內稟磁場探測等。

其三，是探討火星的長期改造與今后大量移民、建立人類第二個棲息地的前景，為人類社會的持續發展服務。

歐陽自遠說，火星表面有很多古河床，証明以前有河流，然而如今表面沒有天然水存在，中國將探測火星地下水的分布。

釋疑4

移民火星要過幾重關？

短則百年，需等待核動力火箭革命性技術

隨著SpaceX創始人埃隆·馬斯克對“移民火星”不遺余力的宣傳，這個科幻命題似乎觸手可及。但在龐之浩看來，移民火星非常困難，僅停留在構想階段。

載人登陸火星目前還面臨技術難題。由於飛往火星單程至少7個月，要攜帶大量的生命保障資源，需要更強大的火箭和飛船。對執行任務的航天員來說，長期飛行會導致肌肉萎縮、骨質脫鈣，輻射也會對身體造成影響。

宇航界有人提出利用核動力火箭，有可能解決這些問題。龐之浩說，目前常規火箭飛行速度為每小時2萬公裡，而核動力火箭能達到8萬多公裡，一兩個月就能到達火星，“但核動力研制難度很大，人類想在2030年登陸火星，都是很難的事情。”

除了運輸工具火箭，人類登陸火星或許還需要一個中轉基地，月球正是最佳選項，這就需要事先進行基地建設。此外，移民前還需要改造火星，將其改造為適宜大量人口居住的環境。

“現在討論火星移民有點太樂觀，需要技術的革命性進展。有人說，樂觀地看需要100年，不樂觀需要800年。”龐之浩說，但現在開始構想也非常必要，因為未來地球或許會面臨人口爆發、資源枯竭等威脅，太空移民事關人類生存。