[太空探索]列星安陈：中国的“天问” （下）

郑永春，博士，中国科学院国家天文台研究员，中国科普作家协会副理事长，青年科学家社会责任联盟理事长，“科普中国”形象大使。

一步跨过五十年

一口吃不成大胖子，罗马也不是一天建成的。如果你了解一下火星探测的发展历史，大概会对人类探测火星的艰难历程有比较深刻的印象。为了探测火星，科学家“谨小慎微”，经历了小心翼翼的试探-失败-再试探-再失败的过程。人们先是派探测器飞越火星，利用近距离“照面”的机会，给火星拍几张照片传回地球。然后，人们尝试让探测器环绕火星，当飞抵火星附近时，“踩下刹车”进行减速，成为轨道器。此后，人们尝试让探测器穿越火星大气层，降落在火星表面。再后来，人们不满足于待在原地不动的着陆器，才有了能在火星表面游走巡视的火星车。

在天问一号之前，美国、俄罗斯、欧洲都发射了各自的火星探测器。2013年，印度成为亚洲第1个发射火星探测器的国家。作为一个崇尚创新的民族，天问一号绝不是亦步亦趋之物，它要开展一次前所未有的技术挑战，那就是在同一次任务中，利用轨道器、着陆器、火星车这“三件套”，直接完成“绕、落、巡”3项使命。考虑到天问一号是中国第1个自主研制的火星探测器，这种自我加压的任务设计，堪称难度极大的“三级跳”，令世人讶异。你或许会担心，这样大的技术跨越难道不会显得有些莽撞吗？但我知道，以严细慎实著称的中国航天人不打无准备之仗，他们已经对这次任务的各个环节都作好了充分的准备。

天问一号虽然已经成功发射，但它的漫漫征途才刚刚开始。之后，天问一号要经过长达4亿千米的飞行，从地球轨道转移到火星轨道。接近火星之后，以每秒4-5千米的高速，从距离火星表面400千米的地方掠过。其间，它有大约半小时的时间窗口用来刹车，让自己减速到可以被火星的引力俘获，成为火星的人造卫星。在这个环节，地球和火星之间的距离遥远，无线电信号以光速传播也要10多分钟后才能抵达，所以，天问一号无法指望实时接收来自地球的指令，它只能靠自带的设备主动判断自身的位置、速度和姿态，并给出正确的制动参数。用于减速的反推发动机在恰当的时刻被点燃，持续燃烧约15秒后及时熄灭，以实现“绕”的目标。

而要降落在火星表面，天问一号要和“前辈”们一样，穿越火星大气层，经历独自面对的“恐怖7分钟”。虽然，全世界除了美国之外，还没有其他国家成功登陆过火星。但是，中国在无大气层的月球着陆方面，已经有了嫦娥三号、嫦娥四号的宝贵经验。而且，天问一号的轨道器將为着陆器提供信号中继，助它一臂之力。着陆器以稳妥为先，综合采用了多种减速方式，先后利用火星的稀薄大气摩擦减速、降落伞风阻减速、反推火箭动力减速、弹性着陆腿缓冲，尽最大可能确保“落”的目标安全达成。

天问一号的着陆巡视组合体包括两个部分，即火星车及其着陆平台。火星车的名字目前还在征集中，但它的装备已然相当齐全。既有鉴定矿物成分用的多光谱相机，又有探测火星磁场的磁强计、搜寻地下冰层的测地雷达、收集气象参数的气象探测包等。它拥有4块太阳能电池板，桅杆上装有判别周围地形的全景相机，预计至少能在火星表面工作90天，最大行驶速度约每小时40米。诚然，它的各项技术指标与毅力号相比，还有一定的差距，但只要一切顺利，第1次探测火星就打包完成“绕、落、巡”的荣耀已经值得载入火星探测史册。

人类的火星

经过60年探测，火星探测成果丰硕。火星探测的科学主题从对火星的全球性调查，发展到登陆某个感兴趣的地区开展详细调查。又或者针对某个科学问题开展深入调查。比如，凤凰号登陆北方大平原以探测水冰;洞察号专门监测地震，探测火星内部结构;马文号致力于解开火星大气消失之谜等。

通过这些任务，基本上可以明确，30多亿年前，火星曾经有过温暖湿润的气候，有过强大的磁场，有过浓密的大气层，曾经有过适宜生命发育的环境，而地球就是在那样的环境中产生了最原始的生命。类似的过程是否出现在火星上，是回答我们在宇宙中是否孤独这一问题的关键。

作为太阳系中与地球环境最相似的行星，围绕火星是否适宜人类大规模移民，需要解决哪些科学问题和技术瓶颈，将成为今后火星探测的重要方向。美国探索技术公司等民营航天公司，瞄准火星移民这一远景目标，已经成功研发了重复利用的火箭和载人飞船。新的科学发现和技术突破，将使火星移民从不可能变成可能。

目前，天问一号还正在霍曼转移轨道上飞行。要克服的困难还有很多，风险也一直存在，但这些显然不可能成为东方巨龙止步的理由。远古流传的追问、俯仰万物的思绪，以及追寻全人类共同幸福与共享价值的渴望，都像不灭的火焰一样，鼓动着中国人探测行星的雄心。

中美两国在太空探测领域的合作自2011年中断以来并未恢复。由于航天技术的敏感性，中国长期被排斥在美国主导的大型航天任务的国际合作伙伴之外，使得中国只能以独立自主的方式开展载人航天、月球和深空探测任务，但中国仍然以开放的姿态，与欧洲和俄罗斯等开展了有效的合作。在天问一号发射成功和毅力号火星车发射成功之后，中美两国航天局互致贺电，对对方的成功表示祝贺，并肯定对方在火星探测方面的贡献，两国在火星探测方面释放的善意弥足珍贵。

火星是全人类的火星，也是人类未来的希望。人类从登陆月球到移民火星的过程，不仅耗资巨大，而且需要多元化的人才队伍和先进技术的集成化，尤其需要国际合作。

期待2035年，人类首次登陆火星任务中，人类的合作精神能够得到充分展现。