“探火”的朋友圈在扩大 专家详解各国探火计划

2020年美、阿、中三国火星探测任务示意图。国家航天局供图

  几乎是前后脚，7月20日凌晨，阿联酋“希望号”火星探测器成功发射，3天后，来自中国的天问一号火星探测器在海南岛东北海岸成功飞天。而几天后，美国“毅力号”探测器也将奔向火星。

  这个夏天，探测器“扎堆儿”奔向火星已成定局。尽管此前的火星窗口期，基本都有人类的探测器飞向火星，但3个国家不约而同地选在今年7月下旬到8月上旬这个窗口同期“奔火”，仍引发诸多关注。今年火星为啥这么“火”，各国的火星探测又分别有什么特色？

  中国国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言在接受中青报·中青网记者采访时说，由于2020年正值地球发射火星探测器的窗口期，美国、中国、阿联酋3个国家将在火星地表采样、区域巡视性探测、热大气层测量等方面执行探测任务，从而为生命起源及演变、探索人类新家园等方面的研究提供重要支撑。

  “虽然美、中、阿三国都在2020年夏执行火星探测任务，但由于技术水平、项目进度、科研侧重点等方面的不同，各国的探测任务执行上存在一定的差别。”耿言说。

中国首个火星探测器发射前工作现场。中国航天科技集团一院供图

  美国：为“登火”做准备

  早在2012年8月6日，“好奇号”火星车成功降落火星不久，美国国家航空航天局新一代火星车项目就正式立项，这就是“火星2020”——美国“毅力号”火星车探测任务。

  据中国航天科技集团八院火星探测器研制专家介绍，美国计划于2020年发射的“毅力号”火星车，是在此前获得成功的“好奇号”火星车的基础上改进而来。

  相比“好奇号”专注于分析火星土壤和岩石构成，“毅力号”专注于寻找生命痕迹。八院专家说，该火星车装备了最新的机械臂，以及火星环境动力分析仪、火星次表层雷达成像实验仪等科学仪器，不仅能提供高分辨率3D火星图片，还能保存岩石和土壤样本，并在未来带回地球。

  另外有舆论认为，作为世界火星探测技术最为先进的国家，美国此次探测任务也是在为下一步的载人登陆打基础。比如此次“毅力号”就携带了火星氧元素原位资源利用实验仪，用以将二氧化碳转化为氧气；美国私人天空探索公司“SpaceX”也计划向火星发射“红龙”火星着陆器，为人类将来移居火星做基础准备。

  八院专家告诉记者，“毅力号”的一大亮点，在于它配备了一架“火星直升机”。这架直升机可以极大地拓展“毅力号”的探测范围，每天飞行最大距离600米左右。这将是人类历史上首次将有翼飞行器送入其他星球。要知道人类第一辆火星车“旅居者号”，在几十天的工作时间内才爬行了100米左右，而这架“火星直升机”每天的工作里程是它的数倍。

  中国：一次实现“绕着巡”

  至于我国的首次火星探测任务天问一号，耿言说，该任务探测器由着陆巡视器(进入舱和火星车)和环绕器组成。此次探测目的是一次实现“绕着巡”三步走，即能够对整个火星进行全球观测、成功着陆火星，以及火星车进行巡视勘测。

  “这是其他国家第一次实施火星探测任务从未实现的，面临着前所未有的技术挑战，是一次巨大的技术跨越。”耿言说。

  具体来看，天问一号探测器于7月23日在海南文昌成功发射，经过大约7个月的飞行，最终到达火星。探测器到达火星后，着陆巡视器会择机分离并降落到火星表面开展探测，环绕器将绕着火星转圈，给火星拍照，获得地形地貌、土壤成分和地下水冰等特性。

  耿言说，作为我国首次自主火星探测的重头戏，此次火星环绕器不仅要攻克火星制动捕获、长期自主管理等关键技术难点，更要实现地火间的超远距离测控通信，“这些难度都很大！”

  据他介绍，我国火星环绕器将携带7台科学仪器，分别是用于获取火星全球遥感影像图的中分辨率相机，用于对着陆区和高科学价值区域成像的高分辨率相机，用于开展火星表面次表层结构、极地区冰层探测的次表层雷达，用于探测火星表面的矿物种类、含量和空间分布情况的矿物光谱分析仪，用于探测火星空间磁场环境的磁强计，用于对太阳风以及火星空间离子和中性粒子的能量、通量和成分进行测量的离子与中性粒子分析仪，以及用于获取火星空间环境中能量粒子的能谱通量和元素成分数据的能量粒子分析仪。

  “我们的科学目标是实现对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测，从而有利于建立起对火星全面而基础的认识。”耿言说。

中国首个火星探测器发射前工作现场。中国航天科技集团一院供图

  阿联酋：环绕探测背后蕴藏“大计划”

  相比中美两国，此次阿联酋计划发射的“希望号”火星探测器并没有“落火”计划，探测器采用环绕探测火星的方式研究火星大气和环境。

  据中国航天科技集团八院火星探测器研制专家介绍，“希望号”借助装载的仪器，将研究火星低层和上层大气的相互作用关系，并搜寻今天的火星天气和远古的火星气候之间的联系。

  值得一提的是，阿联酋在深空探测上拥有较为远大的“志向”——在去年阿联酋成功将首位宇航员送入太空后，该国还计划投资1.36亿美元在地球上建设一座复制火星环境的“火星城”，为研究火星生活提供支撑。另外“火星城”也是阿联酋“2117火星战略”的一部分，该国希望在2117年前在火星上建立人类定居点。

  不过眼下的“希望号”火星任务，还是由阿联酋航天局联合美国国家航空航天局和日本宇宙航空研究开发机构等全球航天机构合作部署，其任务也比较专一，瞄准火星大气研究。

  八院火星探测器研制专家告诉记者，“希望号”将环绕火星进行4年勘测任务，全面探测火星大气、研究火星气候及低空天气变化、开展沙尘暴预报、绘制火星详细地貌和大气变化情况，有望成为“第一颗真正的火星气象卫星”。

  未来或有更多国家加入“探火”朋友圈

  据耿言分析，除中、美、阿3个国家，欧盟、俄罗斯、印度等虽然于今年并未明确火星探测计划，但也已拥有一定的技术基础或项目支持。总体来看，随着2020年三大“探火”项目的相继开展，针对以火星为代表的深空探测项目，相关国家会持续加大投入力度，从而在这一涉及“地外资源”的未知领域中占据优势。

  比如，欧盟和俄罗斯原计划于今年执行“ExoMars2020”任务，探测器由欧洲首辆火星车“罗莎琳德·富兰克林”和俄罗斯“哥萨克舞”火星表面平台组成，用于评估火星的地质景观及其微观组成，以及尝试挖掘埋藏在火星地表下的生命元素。

  然而，由于俄罗斯方面的伞降系统以及欧洲方面的飞行软件存在一定风险，该计划最终被推迟到2022年执行。对此，两国官方的联合声明表示，欧洲国家疫情的普遍恶化影响了ExoMars研制的最后阶段。耿言说，鉴于双方从2016年起便开始相关合作，技术积累较为充足，未来将在深空探测领域有一定的竞争力。

  另外值得一提的是印度。早在2013年，印度发射了第一颗火星探测器“曼加里安号”，并成功进入火星轨道，将图片和数据传回地球，这在不少国内航天专家看来“体现了印度在航天领域的实力”。

  印度空间研究组织公布的2020年目标显示，印度尚没有火星探测的相关项目。对此有分析认为，这种情况一方面是由于印度此前已经成功进行过火星探测，另一方面则是由于印度今年重点任务中有太阳探测计划，起点更高、技术难度更大，一旦成功将有力提升印度国际地位，故会将更多资源向探测太阳项目倾斜。

  耿言告诉记者，抛开2020年确定实施的火星探测计划，由于欧盟、俄罗斯、印度等地区或国家也具备探测火星技术能力，且有的项目已在准备中，所以未来一段时间，或有更多的国家加入到“探火”的“朋友圈”中来。

  中青报·中青网记者 邱晨辉 来源：中国青年报