(中國焦點面對面)天問一號“探火”還要邁過幾道關？火星探測難在哪兒？

　　中新社北京10月29日電 題：天問一號“探火”還要邁過幾道關？火星探測難在哪兒？

　　——專訪中國國家航天局探月與航天工程中心副主任劉彤杰

　　作者 郭超凱

　　10月28日，天問一號探測器順利完成第3次軌道中途修正。在飛向火星的途中，天問一號為何要進行軌道中途修正？火星探測的難點在哪？距離成功降落火星，天問一號還要邁過幾道關？

　　中國國家航天局探月與航天工程中心副主任、中國首次火星探測任務新聞發(fā)言人劉彤杰近日接受中新社“中國焦點面對面”專訪，對天問一號任務進行權威解讀。

　　訪談實錄摘編如下：

　　中新社記者：10月28日天問一號順利完成了第3次軌道中途修正，能否給我們解釋一下什么是軌道中途修正？在飛向火星的途中，為什么要進行軌道中途修正？

　　劉彤杰：在火箭發(fā)射探測器時，探測器會有入軌偏差，在飛行控制過程中還會產(chǎn)生飛行控制偏差。這兩個偏差如果日積月累起來，就會在空間上或時間上偏離和火星交匯的那一點?？臻g上，即軌道面上，如果和火星的位置沒在一個面上，它就會飛離火星，不會被火星引力捕獲。時間上，天問一號如果錯過與火星交會的時間節(jié)點，也會擦肩而過，因此需要軌道中途修正。軌道中途修正的另外一個作用是檢測一下探測器上的發(fā)動機，讓它工作一下，避免在太空中不工作的狀態(tài)過長。

中國國家航天局探月與航天工程中心副主任、中國首次火星探測任務新聞發(fā)言人劉彤杰接受中新社“中國焦點面對面”專訪。 中新社記者 蔣啟明 攝

　　中新社記者：在第3次軌道中途修正之后，天問一號將會在當前的軌道飛行約4個月與火星交會。如果要成功著陸火星，天問一號還要邁過幾道關？

　　劉彤杰：從7月23日發(fā)射，到現(xiàn)在已經(jīng)飛了3個月左右，后續(xù)還要再飛將近4個月。從發(fā)射到火星引力捕獲需要將近7個月時間，后續(xù)要經(jīng)歷至少三道關口才能圓滿實現(xiàn)探測。

　　第一道難關，就是在火星引力范圍之內(nèi)近火捕獲。既要讓火星捕獲非常精準，讓探測器在火星引力范圍之內(nèi)進行制動，速度不要過大；又可以環(huán)繞起來，避免探測器飛出去或撞上火星。

　　第二道難關，在火星軌道上環(huán)繞2至3個月之后還要尋找一個非常好的小窗口，讓它進入到火星大氣?；鹦鞘怯写髿獾模浯髿獾拿芏仁堑厍虼髿獾?%左右。它在減速過程中有大氣減速、氣動減速、降落傘減速，還有反推發(fā)動機減速，最后靠著陸腿著陸在火星表面，吸收撞擊的能量，這個過程非常難。就像空間(返回)艙進入地球一樣，它在大氣減速的過程中會有8分鐘左右的黑障(通信中斷)，其進入速度相當高，通信無法獲得信號。由于距離相當遠，從火星回傳到地球控制地面站也有很大時延，不可能實現(xiàn)實時控制。所以，進入/減速/軟著陸這個過程是靠(天問一號)自主完成一系列動作，不是靠地面控制。

　　第三道難關，軟著陸在火星表面，工作還不算做完，還要把火星車釋放到火星表面上，讓它走起來并開展探測。火星車上6個科學儀器要發(fā)揮作用，難度也很大，因為我們對火星表面的環(huán)境認知還相當少。如果軟著陸在火星表面上，落得不夠平坦或姿勢不夠正，火星車怎么開下來呢？可以從軌道的前面下，也可以從后邊下，就看當時落下去的姿態(tài)、地形等情況。

　　要圓滿地完成火星探測任務，這三道難關是一定要闖過的。

中國國家航天局探月與航天工程中心副主任、中國首次火星探測任務新聞發(fā)言人劉彤杰接受中新社“中國焦點面對面”專訪。 中新社記者 蔣啟明 攝

　　中新社記者：正如您所說，天問一號還要邁過三道難關才能成功著陸火星，這也恰好說明了火星探測的不容易。事實上，人類歷史上曾經(jīng)進行過40多次火星探測，但是成功率不足50%。您能否給我們解釋一下火星探測的難點到底在哪兒？

　　劉彤杰：火星探測從上世紀60年代就已開始，那個時期由于對火星的認知還比較少，航天技術又在初創(chuàng)起步階段，因此剛開始失敗略多一些，但后來的失敗和火星探測技術難度大有很大關系。比如，要有龐大的運載火箭把探測器運送到軌道上，讓它能夠環(huán)繞火星探測，甚至軟著陸在火星表面。

　　火箭(方面)我們現(xiàn)在有長征五號火箭，這是第一步——實現(xiàn)大火箭的研制。我們歷經(jīng)多年攻克了很多技術難關。第二步，在設計探測器時還有發(fā)射窗口的問題。因為火星、地球離得近，每26個月才有一次機會，每一次機會有半個月到一個月左右的時間，而每天火箭發(fā)射探測器有30分鐘左右的發(fā)射機會，這就是發(fā)射窗口。發(fā)射窗口非常局限，這就是它的又一大難度。

　　另外，火星最遠距地球有4億公里，大家都知道月亮距地球最遠距離只有40萬公里。這就使得深空測控通信上有延遲。當?shù)厍蚝突鹦蔷嚯x達到4億公里時，時延可達到20多分鐘，從(地球)這邊發(fā)個指令，火星上收到時已經(jīng)過去20多分鐘。這就帶來一個問題，探測器自主探測能力一定要強，這是它另外一個難度。

　　還有一個難度是近火捕獲，讓火星把探測器捕獲。另外，進入、減速和軟著陸于火星表面的過程也非常難，這就是火星探測幾大難點。

中國國家航天局探月與航天工程中心副主任、中國首次火星探測任務新聞發(fā)言人劉彤杰接受中新社“中國焦點面對面”專訪。 中新社記者 蔣啟明 攝

　　中新社記者：到明年5月份，天問一號預計將會在火星著陸，天問一號將會選擇在火星的哪個區(qū)域著陸呢？

　　劉彤杰：現(xiàn)在選擇的地點是在火星北半球，國際上有著陸計劃的火星探測任務，大多數(shù)選擇在火星北半球。因為南半球全是山地，更加坑洼不平，北半球有平原。我們選擇軟著陸的地區(qū)正好是個平原，叫烏托邦平原，(著陸地點)在烏托邦平原南部。地質(zhì)學家說這里很可能是一個古海洋所在地。

　　在古海洋和古陸地交界處，科學家認為該地有很高的科學價值，很有可能會取得意想不到的科學成果，這就是選擇這個地方來進行軟著陸、巡視探測的原因。

　　中新社記者：成功降落在烏托邦平原之后，天問一號會開展哪些科研探測任務？

　　劉彤杰：著陸在火星表面后，火星車即巡視器會開展科研探測?；鹦擒嚿嫌?臺儀器。比如，導航地形相機是兩個功能復用，既可以給火星車導航，又可以看前面的地形地貌，從視覺上讓科學家了解到前面是不是有更多探測價值。

　　(火星車上的)次表層雷達，可以探測淺層結構?；鹦潜砻鏆庀鬁y量儀可以測氣溫、氣壓、風速、風向?；鹦潜砻嬗写髿?，月球表面上沒大氣，(因此火星探測器和月球探測器的)儀器也不同?；鹦擒囘€可以測磁場、表面物質(zhì)成分，這都是科學家關心的內(nèi)容。

　　環(huán)繞器上有中分辨率相機、高分辨率相機，對火星的表面形貌進行探測。環(huán)繞器上還有磁強計、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子探測和能量粒子探測器。如果科學數(shù)據(jù)獲取足夠多，相信一定會產(chǎn)生有影響力的成果。

資料圖：2020年7月23日12時41分，中國在文昌航天發(fā)射場用長征五號遙四運載火箭成功發(fā)射首次火星探測任務天問一號探測器。駱云飛 攝

　　中新社記者：我們也預祝中國的火星探測能夠取得好的成果。今年阿聯(lián)酋、中國和美國先后發(fā)射了三個火星探測器，掀開了人類火星探測新的篇章。這三個國家的火星探測計劃有什么異同？側重點分別在哪里？

　　劉彤杰：正是因為有發(fā)射窗口，所以這三個國家集中在今年7月份實施發(fā)射。其實之前還有歐空局和俄羅斯合作的ExoMars(火星探測)項目，但他們因為技術原因推遲了。

　　這三個探測器各有特點，阿聯(lián)酋的“希望號”是一個環(huán)繞探測器，相當于火星的環(huán)繞衛(wèi)星，它著重對火星大氣進行探測研究。美國的“毅力號”是一個巡視器，相當于火星車，它是用懸吊的方式把火星車落在火星表面上。我們既有環(huán)繞火星的環(huán)繞器，還有(著陸于火星表面上的)火星車巡視探測，天地結合起來探測。但是三個任務各有千秋，畢竟每個國家的技術路線是不一樣的。

　　中新社記者：您剛才提到天問一號任務將會通過一次任務完成“繞、著、巡”三大目標，這在全球應該還是第一次，如果任務能夠成功，對中國航天來說意味著什么？

　　劉彤杰：首先我覺得開展深空探測、行星探測工程是人類探索精神的體現(xiàn)。如果我們首次火星探測任務圓滿成功，這說明中國人在這方面有了長足進步，為人類和平利用太空作出更多貢獻。比如，我們有能力探測包括火星在內(nèi)的太陽系行星，有能力開展相關科研工作，取得一些原創(chuàng)成果；對太陽系演化、地球演化能得出進一步科學成果，其實也是為人類在地球生存提供更多知識。這是技術和倫理層面的作用。

　　這么難的科技工程，如果我們都能完成得很好，可以激發(fā)青少年對科學的熱情，投身到國家建設中去，大家既可以仰望星空，又腳踏實地開展工作，激發(fā)大家的探測熱情，尤其是年輕人。所以我們愿意到高校和中學去給他們做一些工程介紹。對老百姓來說，航天還是一個比較神秘的領域。

　　對我們而言，這就是我們的工作，只不過這個工作大家接觸相對少一些，我們有責任讓更多人了解到其中的過程、知識和精神，這樣就可以為人類和平利用太空作更多貢獻。無論從科技角度上，還是人才培養(yǎng)上，還是世界觀的培養(yǎng)建立上都是有很大作用的。

資料圖：2020年10月1日，中國國家航天局發(fā)布中國首次火星探測任務天問一號探測器飛行圖像，圖上的五星紅旗光彩奪目，呈現(xiàn)出鮮艷的中國紅。這是中國天問一號探測器首次深空“自拍”。中新社發(fā) 中國國家航天局 供圖

　　中新社記者：中國行星探測的第一站選擇了火星，我們?yōu)槭裁匆M行火星探測？

　　劉彤杰：為什么選火星探測？(這是因為)火星是類地行星，和地球環(huán)境有很多相似之處，國際上也選擇火星作為探測重點。我們對火星也有很大的關注度，因此選擇火星來探測?；鹦亲鳛轭惖匦行?，有大氣，表面也有形貌，我們來看看它的演化是不是地球演化的未來。

　　火星很可能以前存在過生命，但是現(xiàn)在它大氣稀薄了，生命也不存在了。人類如果無限度地對地球開發(fā)破壞，地球會不會有朝一日也會發(fā)展成火星，這是科學家們提出過的問題。我們對火星有很大的好奇心，對探測火星也寄予很大希望，這是探測火星的主要原因。

　　中新社記者：天問一號邁出了中國行星探測的第一步，未來中國在深空探測領域還有哪些計劃和安排呢？

　　劉彤杰：行星探測計劃規(guī)劃了4次任務，首次火星探測天問一號任務是第一次，已經(jīng)發(fā)射實施了，目前其他任務正在論證中。第二次規(guī)劃的是小行星探測任務，預計在2024年前后實施。此后還會有火星采樣返回任務，這是在2030年前后。在2030年前后還有一次木星系及行星際穿越探測，即探測完木星和木衛(wèi)4之后還要飛往更遠的深空。(完)