(中國(guó)焦點(diǎn)面對(duì)面)天問(wèn)一號(hào)“探火”還要邁過(guò)幾道關(guān)？火星探測(cè)難在哪兒？

　　中新社北京10月29日電 題：天問(wèn)一號(hào)“探火”還要邁過(guò)幾道關(guān)？火星探測(cè)難在哪兒？

　　——專訪中國(guó)國(guó)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(wèn)一號(hào)探測(cè)器順利完成第3次軌道中途修正。在飛向火星的途中，天問(wèn)一號(hào)為何要進(jìn)行軌道中途修正？火星探測(cè)的難點(diǎn)在哪？距離成功降落火星，天問(wèn)一號(hào)還要邁過(guò)幾道關(guān)？

　　中國(guó)國(guó)家航天局探月與航天工程中心副主任、中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)新聞發(fā)言人劉彤杰近日接受中新社“中國(guó)焦點(diǎn)面對(duì)面”專訪，對(duì)天問(wèn)一號(hào)任務(wù)進(jìn)行權(quán)威解讀。

　　訪談實(shí)錄摘編如下：

　　中新社記者：10月28日天問(wèn)一號(hào)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(jìn)行軌道中途修正？

　　劉彤杰：在火箭發(fā)射探測(cè)器時(shí)，探測(cè)器會(huì)有入軌偏差，在飛行控制過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生飛行控制偏差。這兩個(gè)偏差如果日積月累起來(lái)，就會(huì)在空間上或時(shí)間上偏離和火星交匯的那一點(diǎn)?？臻g上，即軌道面上，如果和火星的位置沒(méi)在一個(gè)面上，它就會(huì)飛離火星，不會(huì)被火星引力捕獲。時(shí)間上，天問(wèn)一號(hào)如果錯(cuò)過(guò)與火星交會(huì)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，也會(huì)擦肩而過(guò)，因此需要軌道中途修正。軌道中途修正的另外一個(gè)作用是檢測(cè)一下探測(cè)器上的發(fā)動(dòng)機(jī)，讓它工作一下，避免在太空中不工作的狀態(tài)過(guò)長(zhǎng)。

中國(guó)國(guó)家航天局探月與航天工程中心副主任、中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)新聞發(fā)言人劉彤杰接受中新社“中國(guó)焦點(diǎn)面對(duì)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(wèn)一號(hào)將會(huì)在當(dāng)前的軌道飛行約4個(gè)月與火星交會(huì)。如果要成功著陸火星，天問(wèn)一號(hào)還要邁過(guò)幾道關(guān)？

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

　　第一道難關(guān)，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(zhǔn)，讓探測(cè)器在火星引力范圍之內(nèi)進(jìn)行制動(dòng)，速度不要過(guò)大；又可以環(huán)繞起來(lái)，避免探測(cè)器飛出去或撞上火星。

　　第二道難關(guān)，在火星軌道上環(huán)繞2至3個(gè)月之后還要尋找一個(gè)非常好的小窗口，讓它進(jìn)入到火星大氣?；鹦鞘怯写髿獾?，其大氣的密度是地球大氣的1%左右。它在減速過(guò)程中有大氣減速、氣動(dòng)減速、降落傘減速，還有反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速，最后靠著陸腿著陸在火星表面，吸收撞擊的能量，這個(gè)過(guò)程非常難。就像空間(返回)艙進(jìn)入地球一樣，它在大氣減速的過(guò)程中會(huì)有8分鐘左右的黑障(通信中斷)，其進(jìn)入速度相當(dāng)高，通信無(wú)法獲得信號(hào)。由于距離相當(dāng)遠(yuǎn)，從火星回傳到地球控制地面站也有很大時(shí)延，不可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。所以，進(jìn)入/減速/軟著陸這個(gè)過(guò)程是靠(天問(wèn)一號(hào))自主完成一系列動(dòng)作，不是靠地面控制。

　　第三道難關(guān)，軟著陸在火星表面，工作還不算做完，還要把火星車(chē)釋放到火星表面上，讓它走起來(lái)并開(kāi)展探測(cè)。火星車(chē)上6個(gè)科學(xué)儀器要發(fā)揮作用，難度也很大，因?yàn)槲覀儗?duì)火星表面的環(huán)境認(rèn)知還相當(dāng)少。如果軟著陸在火星表面上，落得不夠平坦或姿勢(shì)不夠正，火星車(chē)怎么開(kāi)下來(lái)呢？可以從軌道的前面下，也可以從后邊下，就看當(dāng)時(shí)落下去的姿態(tài)、地形等情況。

　　要圓滿地完成火星探測(cè)任務(wù)，這三道難關(guān)是一定要闖過(guò)的。

中國(guó)國(guó)家航天局探月與航天工程中心副主任、中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)新聞發(fā)言人劉彤杰接受中新社“中國(guó)焦點(diǎn)面對(duì)面”專訪。 中新社記者 蔣啟明 攝

　　中新社記者：正如您所說(shuō)，天問(wèn)一號(hào)還要邁過(guò)三道難關(guān)才能成功著陸火星，這也恰好說(shuō)明了火星探測(cè)的不容易。事實(shí)上，人類歷史上曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)40多次火星探測(cè)，但是成功率不足50%。您能否給我們解釋一下火星探測(cè)的難點(diǎn)到底在哪兒？

　　劉彤杰：火星探測(cè)從上世紀(jì)60年代就已開(kāi)始，那個(gè)時(shí)期由于對(duì)火星的認(rèn)知還比較少，航天技術(shù)又在初創(chuàng)起步階段，因此剛開(kāi)始失敗略多一些，但后來(lái)的失敗和火星探測(cè)技術(shù)難度大有很大關(guān)系。比如，要有龐大的運(yùn)載火箭把探測(cè)器運(yùn)送到軌道上，讓它能夠環(huán)繞火星探測(cè)，甚至軟著陸在火星表面。

　　火箭(方面)我們現(xiàn)在有長(zhǎng)征五號(hào)火箭，這是第一步——實(shí)現(xiàn)大火箭的研制。我們歷經(jīng)多年攻克了很多技術(shù)難關(guān)。第二步，在設(shè)計(jì)探測(cè)器時(shí)還有發(fā)射窗口的問(wèn)題。因?yàn)榛鹦?、地球離得近，每26個(gè)月才有一次機(jī)會(huì)，每一次機(jī)會(huì)有半個(gè)月到一個(gè)月左右的時(shí)間，而每天火箭發(fā)射探測(cè)器有30分鐘左右的發(fā)射機(jī)會(huì)，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(yuǎn)距地球有4億公里，大家都知道月亮距地球最遠(yuǎn)距離只有40萬(wàn)公里。這就使得深空測(cè)控通信上有延遲。當(dāng)?shù)厍蚝突鹦蔷嚯x達(dá)到4億公里時(shí)，時(shí)延可達(dá)到20多分鐘，從(地球)這邊發(fā)個(gè)指令，火星上收到時(shí)已經(jīng)過(guò)去20多分鐘。這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，探測(cè)器自主探測(cè)能力一定要強(qiáng)，這是它另外一個(gè)難度。

　　還有一個(gè)難度是近火捕獲，讓火星把探測(cè)器捕獲。另外，進(jìn)入、減速和軟著陸于火星表面的過(guò)程也非常難，這就是火星探測(cè)幾大難點(diǎn)。

中國(guó)國(guó)家航天局探月與航天工程中心副主任、中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)新聞發(fā)言人劉彤杰接受中新社“中國(guó)焦點(diǎn)面對(duì)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(wèn)一號(hào)預(yù)計(jì)將會(huì)在火星著陸，天問(wèn)一號(hào)將會(huì)選擇在火星的哪個(gè)區(qū)域著陸呢？

　　劉彤杰：現(xiàn)在選擇的地點(diǎn)是在火星北半球，國(guó)際上有著陸計(jì)劃的火星探測(cè)任務(wù)，大多數(shù)選擇在火星北半球。因?yàn)槟习肭蛉巧降?，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(gè)平原，叫烏托邦平原，(著陸地點(diǎn))在烏托邦平原南部。地質(zhì)學(xué)家說(shuō)這里很可能是一個(gè)古海洋所在地。

　　在古海洋和古陸地交界處，科學(xué)家認(rèn)為該地有很高的科學(xué)價(jià)值，很有可能會(huì)取得意想不到的科學(xué)成果，這就是選擇這個(gè)地方來(lái)進(jìn)行軟著陸、巡視探測(cè)的原因。

　　中新社記者：成功降落在烏托邦平原之后，天問(wèn)一號(hào)會(huì)開(kāi)展哪些科研探測(cè)任務(wù)？

　　劉彤杰：著陸在火星表面后，火星車(chē)即巡視器會(huì)開(kāi)展科研探測(cè)。火星車(chē)上有6臺(tái)儀器。比如，導(dǎo)航地形相機(jī)是兩個(gè)功能復(fù)用，既可以給火星車(chē)導(dǎo)航，又可以看前面的地形地貌，從視覺(jué)上讓科學(xué)家了解到前面是不是有更多探測(cè)價(jià)值。

　　(火星車(chē)上的)次表層雷達(dá)，可以探測(cè)淺層結(jié)構(gòu)?；鹦潜砻鏆庀鬁y(cè)量?jī)x可以測(cè)氣溫、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向?；鹦潜砻嬗写髿猓虑虮砻嫔蠜](méi)大氣，(因此火星探測(cè)器和月球探測(cè)器的)儀器也不同。火星車(chē)還可以測(cè)磁場(chǎng)、表面物質(zhì)成分，這都是科學(xué)家關(guān)心的內(nèi)容。

　　環(huán)繞器上有中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)，對(duì)火星的表面形貌進(jìn)行探測(cè)。環(huán)繞器上還有磁強(qiáng)計(jì)、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子探測(cè)和能量粒子探測(cè)器。如果科學(xué)數(shù)據(jù)獲取足夠多，相信一定會(huì)產(chǎn)生有影響力的成果。

資料圖：2020年7月23日12時(shí)41分，中國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)用長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭成功發(fā)射首次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器。駱云飛 攝

　　中新社記者：我們也預(yù)祝中國(guó)的火星探測(cè)能夠取得好的成果。今年阿聯(lián)酋、中國(guó)和美國(guó)先后發(fā)射了三個(gè)火星探測(cè)器，掀開(kāi)了人類火星探測(cè)新的篇章。這三個(gè)國(guó)家的火星探測(cè)計(jì)劃有什么異同？側(cè)重點(diǎn)分別在哪里？

　　劉彤杰：正是因?yàn)橛邪l(fā)射窗口，所以這三個(gè)國(guó)家集中在今年7月份實(shí)施發(fā)射。其實(shí)之前還有歐空局和俄羅斯合作的ExoMars(火星探測(cè))項(xiàng)目，但他們因?yàn)榧夹g(shù)原因推遲了。

　　這三個(gè)探測(cè)器各有特點(diǎn)，阿聯(lián)酋的“希望號(hào)”是一個(gè)環(huán)繞探測(cè)器，相當(dāng)于火星的環(huán)繞衛(wèi)星，它著重對(duì)火星大氣進(jìn)行探測(cè)研究。美國(guó)的“毅力號(hào)”是一個(gè)巡視器，相當(dāng)于火星車(chē)，它是用懸吊的方式把火星車(chē)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(chē)巡視探測(cè)，天地結(jié)合起來(lái)探測(cè)。但是三個(gè)任務(wù)各有千秋，畢竟每個(gè)國(guó)家的技術(shù)路線是不一樣的。

　　中新社記者：您剛才提到天問(wèn)一號(hào)任務(wù)將會(huì)通過(guò)一次任務(wù)完成“繞、著、巡”三大目標(biāo)，這在全球應(yīng)該還是第一次，如果任務(wù)能夠成功，對(duì)中國(guó)航天來(lái)說(shuō)意味著什么？

　　劉彤杰：首先我覺(jué)得開(kāi)展深空探測(cè)、行星探測(cè)工程是人類探索精神的體現(xiàn)。如果我們首次火星探測(cè)任務(wù)圓滿成功，這說(shuō)明中國(guó)人在這方面有了長(zhǎng)足進(jìn)步，為人類和平利用太空作出更多貢獻(xiàn)。比如，我們有能力探測(cè)包括火星在內(nèi)的太陽(yáng)系行星，有能力開(kāi)展相關(guān)科研工作，取得一些原創(chuàng)成果；對(duì)太陽(yáng)系演化、地球演化能得出進(jìn)一步科學(xué)成果，其實(shí)也是為人類在地球生存提供更多知識(shí)。這是技術(shù)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(duì)科學(xué)的熱情，投身到國(guó)家建設(shè)中去，大家既可以仰望星空，又腳踏實(shí)地開(kāi)展工作，激發(fā)大家的探測(cè)熱情，尤其是年輕人。所以我們?cè)敢獾礁咝：椭袑W(xué)去給他們做一些工程介紹。對(duì)老百姓來(lái)說(shuō)，航天還是一個(gè)比較神秘的領(lǐng)域。

　　對(duì)我們而言，這就是我們的工作，只不過(guò)這個(gè)工作大家接觸相對(duì)少一些，我們有責(zé)任讓更多人了解到其中的過(guò)程、知識(shí)和精神，這樣就可以為人類和平利用太空作更多貢獻(xiàn)。無(wú)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(guó)國(guó)家航天局發(fā)布中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)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(guó)紅。這是中國(guó)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器首次深空“自拍”。中新社發(fā) 中國(guó)國(guó)家航天局 供圖

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

　　劉彤杰：為什么選火星探測(cè)？(這是因?yàn)?火星是類地行星，和地球環(huán)境有很多相似之處，國(guó)際上也選擇火星作為探測(cè)重點(diǎn)。我們對(duì)火星也有很大的關(guān)注度，因此選擇火星來(lái)探測(cè)。火星作為類地行星，有大氣，表面也有形貌，我們來(lái)看看它的演化是不是地球演化的未來(lái)。

　　火星很可能以前存在過(guò)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(wú)限度地對(duì)地球開(kāi)發(fā)破壞，地球會(huì)不會(huì)有朝一日也會(huì)發(fā)展成火星，這是科學(xué)家們提出過(guò)的問(wèn)題。我們對(duì)火星有很大的好奇心，對(duì)探測(cè)火星也寄予很大希望，這是探測(cè)火星的主要原因。

　　中新社記者：天問(wèn)一號(hào)邁出了中國(guó)行星探測(cè)的第一步，未來(lái)中國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域還有哪些計(jì)劃和安排呢？

　　劉彤杰：行星探測(cè)計(jì)劃規(guī)劃了4次任務(wù)，首次火星探測(cè)天問(wèn)一號(hào)任務(wù)是第一次，已經(jīng)發(fā)射實(shí)施了，目前其他任務(wù)正在論證中。第二次規(guī)劃的是小行星探測(cè)任務(wù)，預(yù)計(jì)在2024年前后實(shí)施。此后還會(huì)有火星采樣返回任務(wù)，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(cè)，即探測(cè)完木星和木衛(wèi)4之后還要飛往更遠(yuǎn)的深空。(完)