零距離專家詳解各國探火計劃——

“探火”的朋友圈在擴大

2020年美、阿、中三國火星探測任務(wù)示意圖。國家航天局供圖

幾乎是前后腳，7月20日凌晨，阿聯(lián)酋“希望號”火星探測器成功發(fā)射，3天后，來自中國的天問一號火星探測器在海南島東北海岸成功飛天。而幾天后，美國“毅力號”探測器也將奔向火星。

這個夏天，探測器“扎堆兒”奔向火星已成定局。盡管此前的火星窗口期，基本都有人類的探測器飛向火星，但3個國家不約而同地選在今年7月下旬到8月上旬這個窗口同期“奔火”，仍引發(fā)諸多關(guān)注。今年火星為啥這么“火”，各國的火星探測又分別有什么特色?

中國國家航天局探月與航天工程中心深空探測總體部部長耿言在接受中青報·中青網(wǎng)記者采訪時說，由于2020年正值地球發(fā)射火星探測器的窗口期，美國、中國、阿聯(lián)酋3個國家將在火星地表采樣、區(qū)域巡視性探測、熱大氣層測量等方面執(zhí)行探測任務(wù)，從而為生命起源及演變、探索人類新家園等方面的研究提供重要支撐。

“雖然美、中、阿三國都在2020年夏執(zhí)行火星探測任務(wù)，但由于技術(shù)水平、項目進度、科研側(cè)重點等方面的不同，各國的探測任務(wù)執(zhí)行上存在一定的差別。”耿言說。

中國首個火星探測器發(fā)射前工作現(xiàn)場。中國航天科技集團一院供圖

美國：為“登火”做準(zhǔn)備

早在2012年8月6日，“好奇號”火星車成功降落火星不久，美國國家航空航天局新一代火星車項目就正式立項，這就是“火星2020”——美國“毅力號”火星車探測任務(wù)。

據(jù)中國航天科技集團八院火星探測器研制專家介紹，美國計劃于2020年發(fā)射的“毅力號”火星車，是在此前獲得成功的“好奇號”火星車的基礎(chǔ)上改進而來。

相比“好奇號”專注于分析火星土壤和巖石構(gòu)成，“毅力號”專注于尋找生命痕跡。八院專家說，該火星車裝備了最新的機械臂，以及火星環(huán)境動力分析儀、火星次表層雷達(dá)成像實驗儀等科學(xué)儀器，不僅能提供高分辨率3D火星圖片，還能保存巖石和土壤樣本，并在未來帶回地球。

另外有輿論認(rèn)為，作為世界火星探測技術(shù)最為先進的國家，美國此次探測任務(wù)也是在為下一步的載人登陸打基礎(chǔ)。比如此次“毅力號”就攜帶了火星氧元素原位資源利用實驗儀，用以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣;美國私人天空探索公司“SpaceX”也計劃向火星發(fā)射“紅龍”火星著陸器，為人類將來移居火星做基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

八院專家告訴記者，“毅力號”的一大亮點，在于它配備了一架“火星直升機”。這架直升機可以極大地拓展“毅力號”的探測范圍，每天飛行最大距離600米左右。這將是人類歷史上首次將有翼飛行器送入其他星球。要知道人類第一輛火星車“旅居者號”，在幾十天的工作時間內(nèi)才爬行了100米左右，而這架“火星直升機”每天的工作里程是它的數(shù)倍。

中國：一次實現(xiàn)“繞著巡”

至于我國的首次火星探測任務(wù)天問一號，耿言說，該任務(wù)探測器由著陸巡視器(進入艙和火星車)和環(huán)繞器組成。此次探測目的是一次實現(xiàn)“繞著巡”三步走，即能夠?qū)φ麄€火星進行全球觀測、成功著陸火星，以及火星車進行巡視勘測。

“這是其他國家第一次實施火星探測任務(wù)從未實現(xiàn)的，面臨著前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)，是一次巨大的技術(shù)跨越。”耿言說。

具體來看，天問一號探測器于7月23日在海南文昌成功發(fā)射，經(jīng)過大約7個月的飛行，最終到達(dá)火星。探測器到達(dá)火星后，著陸巡視器會擇機分離并降落到火星表面開展探測，環(huán)繞器將繞著火星轉(zhuǎn)圈，給火星拍照，獲得地形地貌、土壤成分和地下水冰等特性。

耿言說，作為我國首次自主火星探測的重頭戲，此次火星環(huán)繞器不僅要攻克火星制動捕獲、長期自主管理等關(guān)鍵技術(shù)難點，更要實現(xiàn)地火間的超遠(yuǎn)距離測控通信，“這些難度都很大!”

據(jù)他介紹，我國火星環(huán)繞器將攜帶7臺科學(xué)儀器，分別是用于獲取火星全球遙感影像圖的中分辨率相機，用于對著陸區(qū)和高科學(xué)價值區(qū)域成像的高分辨率相機，用于開展火星表面次表層結(jié)構(gòu)、極地區(qū)冰層探測的次表層雷達(dá)，用于探測火星表面的礦物種類、含量和空間分布情況的礦物光譜分析儀，用于探測火星空間磁場環(huán)境的磁強計，用于對太陽風(fēng)以及火星空間離子和中性粒子的能量、通量和成分進行測量的離子與中性粒子分析儀，以及用于獲取火星空間環(huán)境中能量粒子的能譜通量和元素成分?jǐn)?shù)據(jù)的能量粒子分析儀。

“我們的科學(xué)目標(biāo)是實現(xiàn)對火星的表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層、磁場等科學(xué)探測，從而有利于建立起對火星全面而基礎(chǔ)的認(rèn)識。”耿言說。

中國首個火星探測器發(fā)射前工作現(xiàn)場。中國航天科技集團一院供圖

阿聯(lián)酋：環(huán)繞探測背后蘊藏“大計劃”

相比中美兩國，此次阿聯(lián)酋計劃發(fā)射的“希望號”火星探測器并沒有“落火”計劃，探測器采用環(huán)繞探測火星的方式研究火星大氣和環(huán)境。

據(jù)中國航天科技集團八院火星探測器研制專家介紹，“希望號”借助裝載的儀器，將研究火星低層和上層大氣的相互作用關(guān)系，并搜尋今天的火星天氣和遠(yuǎn)古的火星氣候之間的聯(lián)系。

值得一提的是，阿聯(lián)酋在深空探測上擁有較為遠(yuǎn)大的“志向”——在去年阿聯(lián)酋成功將首位宇航員送入太空后，該國還計劃投資1.36億美元在地球上建設(shè)一座復(fù)制火星環(huán)境的“火星城”，為研究火星生活提供支撐。另外“火星城”也是阿聯(lián)酋“2117火星戰(zhàn)略”的一部分，該國希望在2117年前在火星上建立人類定居點。

不過眼下的“希望號”火星任務(wù)，還是由阿聯(lián)酋航天局聯(lián)合美國國家航空航天局和日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)等全球航天機構(gòu)合作部署，其任務(wù)也比較專一，瞄準(zhǔn)火星大氣研究。

八院火星探測器研制專家告訴記者，“希望號”將環(huán)繞火星進行4年勘測任務(wù)，全面探測火星大氣、研究火星氣候及低空天氣變化、開展沙塵暴預(yù)報、繪制火星詳細(xì)地貌和大氣變化情況，有望成為“第一顆真正的火星氣象衛(wèi)星”。

未來或有更多國家加入“探火”朋友圈

據(jù)耿言分析，除中、美、阿3個國家，歐盟、俄羅斯、印度等雖然于今年并未明確火星探測計劃，但也已擁有一定的技術(shù)基礎(chǔ)或項目支持。總體來看，隨著2020年三大“探火”項目的相繼開展，針對以火星為代表的深空探測項目，相關(guān)國家會持續(xù)加大投入力度，從而在這一涉及“地外資源”的未知領(lǐng)域中占據(jù)優(yōu)勢。

比如，歐盟和俄羅斯原計劃于今年執(zhí)行“ExoMars2020”任務(wù)，探測器由歐洲首輛火星車“羅莎琳德·富蘭克林”和俄羅斯“哥薩克舞”火星表面平臺組成，用于評估火星的地質(zhì)景觀及其微觀組成，以及嘗試挖掘埋藏在火星地表下的生命元素。

然而，由于俄羅斯方面的傘降系統(tǒng)以及歐洲方面的飛行軟件存在一定風(fēng)險，該計劃最終被推遲到2022年執(zhí)行。對此，兩國官方的聯(lián)合聲明表示，歐洲國家疫情的普遍惡化影響了ExoMars研制的最后階段。耿言說，鑒于雙方從2016年起便開始相關(guān)合作，技術(shù)積累較為充足，未來將在深空探測領(lǐng)域有一定的競爭力。

另外值得一提的是印度。早在2013年，印度發(fā)射了第一顆火星探測器“曼加里安號”，并成功進入火星軌道，將圖片和數(shù)據(jù)傳回地球，這在不少國內(nèi)航天專家看來“體現(xiàn)了印度在航天領(lǐng)域的實力”。

印度空間研究組織公布的2020年目標(biāo)顯示，印度尚沒有火星探測的相關(guān)項目。對此有分析認(rèn)為，這種情況一方面是由于印度此前已經(jīng)成功進行過火星探測，另一方面則是由于印度今年重點任務(wù)中有太陽探測計劃，起點更高、技術(shù)難度更大，一旦成功將有力提升印度國際地位，故會將更多資源向探測太陽項目傾斜。

耿言告訴記者，拋開2020年確定實施的火星探測計劃，由于歐盟、俄羅斯、印度等地區(qū)或國家也具備探測火星技術(shù)能力，且有的項目已在準(zhǔn)備中，所以未來一段時間，或有更多的國家加入到“探火”的“朋友圈”中來。

標(biāo)簽： 各國的火星探測