2020，中國(guó)探測(cè)器遠(yuǎn)征火星

周洵

《中國(guó)航天白皮書(shū)》五年發(fā)布一次，2016年發(fā)布的《中國(guó)航天白皮書(shū)》中，有這樣一項(xiàng)深空探測(cè)規(guī)劃：2020年，中國(guó)將向火星發(fā)射軟著陸探測(cè)器，給火星帶去中國(guó)氣息……

在晴朗的夜空中，找到火星并不困難?；鹦侵钥雌饋?lái)有鐵銹一樣的顏色，是因?yàn)楸砻娓采w著一層氧化鐵。原來(lái)火星并未著火，只是像被鐵銹染成紅色了一樣。

科學(xué)家通過(guò)研究，揭開(kāi)了火星的許多秘密。現(xiàn)在我們知道火星直徑約為地球的53%，一個(gè)火星年相當(dāng)于地球上的687天?；鹦桥c地球的距離時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，遠(yuǎn)時(shí)離我們超過(guò)4億千米，近時(shí)距離我們0.55億千米。另外，火星還有兩顆衛(wèi)星繞著它轉(zhuǎn)。

去火星是許多地球人的夢(mèng)想。我們希望火星上有火星人，但是隨著深入研究發(fā)現(xiàn)，火星上并沒(méi)有人。火星上雖然沒(méi)有火星人，但是人類對(duì)火星的探測(cè)熱情卻并沒(méi)有減弱，反倒更加強(qiáng)烈起來(lái)——火星上沒(méi)有火星人，地球人可以移居火星，成為火星的主人。于是，移居火星，在火星上種田種地、開(kāi)辦工廠，成為人類殖民火星的新愿望。

要想把人移居到火星上，就得先有機(jī)器到達(dá)火星表面進(jìn)行實(shí)地考察，一探究竟。近年來(lái)，許多國(guó)家要么自己?jiǎn)胃?，要么?lián)手合作，接二連三地向火星發(fā)射探測(cè)器。探測(cè)器一撥接一撥地飛向火星，然而成功率并不高，大約有三分之二的火星探測(cè)器要么失蹤，要么損毀。這么高的失敗率，讓火星有了一個(gè)惡名，叫“探測(cè)器墳?zāi)埂薄?/p>

其實(shí)，把火星稱為“探測(cè)器墳?zāi)埂笔窃┩髁嘶鹦?。這事并不是火星的錯(cuò)，而是我們?nèi)祟惖腻e(cuò)——技術(shù)不過(guò)關(guān)，造出的探測(cè)器不耐用。人類對(duì)火星太熱情，把探測(cè)器集中投向了火星，發(fā)射得多損毀的自然也就多了。

火星得“探測(cè)器墳?zāi)埂敝?，雖說(shuō)不是火星的錯(cuò)，但這個(gè)惡名卻說(shuō)明了一個(gè)問(wèn)題：登陸火星并非易事。

明知山有虎，偏向虎山行。中國(guó)也迎難而上，有了自己的火星探測(cè)計(jì)劃和行動(dòng)。2011年11月8日，中國(guó)螢火一號(hào)火星探測(cè)器搭乘在俄羅斯的福布斯號(hào)火星探測(cè)器上一起發(fā)射升空，打算去火星上瞅瞅。大家都盼螢火一號(hào)能安全到達(dá)火星，但第二天就傳來(lái)壞消息，俄羅斯宣布他們的火星探測(cè)器變軌未能成功，探測(cè)任務(wù)失敗。這樣，搭便車的螢火一號(hào)也失敗了。

螢火一號(hào)的挫折，說(shuō)明這樣一個(gè)問(wèn)題：失敗并不可怕，但搭便車上火星，受制于人，失敗的原因無(wú)法主動(dòng)搞清楚，失敗無(wú)法成為成功之母，這才是可怕的事。所以，我們的火星探測(cè)計(jì)劃自螢火一號(hào)之后，便走上了獨(dú)立自主之路……

我國(guó)古代人稱火星為“熒惑”。這是因?yàn)?，火星熒熒如火，而光亮?xí)r有變化，順行逆行的情形錯(cuò)綜復(fù)雜，著實(shí)讓古人疑惑。

火星有兩顆衛(wèi)星。名為火衛(wèi)一的衛(wèi)星繞火星轉(zhuǎn)一周只需8小時(shí)左右，這速度比火星自轉(zhuǎn)快得多，所以站在火星上看火衛(wèi)一，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它是從西邊升起，向東落下的，這和我們從地球上看月亮的運(yùn)行方向完全不同。另一顆衛(wèi)星火衛(wèi)二性格比較孤僻怪異，不安心圍著火星轉(zhuǎn)，軌道不穩(wěn)定，時(shí)常有“離家出走”的念頭。它距離火星的距離正慢慢變遠(yuǎn)，科學(xué)家預(yù)測(cè)，火星終究會(huì)失去這個(gè)“孩子”。

火星是中國(guó)深空探測(cè)鎖定的第二顆星球，第一顆是月球。我們對(duì)月球的探測(cè)經(jīng)歷了“繞”“落”“回”三個(gè)階段，成功的經(jīng)驗(yàn)是可以復(fù)制到火星探測(cè)中的。也就是說(shuō)，可依照月球探測(cè)的步驟開(kāi)展火星探測(cè)。

回顧探測(cè)月球的過(guò)程，可用“穩(wěn)扎穩(wěn)打，步步成功”來(lái)概括。月球探測(cè)是火星探測(cè)的前期演練，我國(guó)將于2020年發(fā)射火星探測(cè)器。那么，中國(guó)探測(cè)器如何自2020年踏上火星之旅呢？

月球距離地球約38萬(wàn)千米，把探測(cè)器送上月球，就需要大火箭?；鹦蔷嚯x咱們近時(shí)也有0.55億千米，是地月距離的100多倍，發(fā)射火星探測(cè)器明顯需要一支更大的火箭。推力巨大的大火箭咱們有嗎？別急，大火箭正在有序裝配。為了配合越來(lái)越多的深空探測(cè)項(xiàng)目開(kāi)展，為登陸火星，我國(guó)正在開(kāi)展超級(jí)火箭的研發(fā)工程，滿足火星探測(cè)的大推力超級(jí)火箭已經(jīng)開(kāi)始裝配，它名為長(zhǎng)征九號(hào)，最大載荷約140噸。

可以把火星著陸器想象成一個(gè)“太空包裹”。這個(gè)“太空包裹”被火箭送到火星上空之后，降落火星的方式有兩種：一種是硬著陸，一頭栽下去，在火星上撞起一團(tuán)塵埃；另一種是軟著陸，著陸器使出輕功，輕輕落于火星表面，把“包裹內(nèi)”的探測(cè)系統(tǒng)安全施放到火星表面，展開(kāi)后續(xù)探測(cè)活動(dòng)。我們將發(fā)向火星的“太空包裹”里共有13套探測(cè)儀器，著陸后要保障一套也不能損毀。這個(gè)大包裹，重量還是相當(dāng)大的，要在火星上成功軟著陸，需要不斷在地面進(jìn)行模擬演練。

咱們對(duì)月球巡航車玉兔號(hào)相當(dāng)熟悉，它有140千克。火星巡航車比玉兔號(hào)重，有200千克，不但大，更顯壯實(shí)，越野能力更強(qiáng)。火星巡航車計(jì)劃在火星上工作92個(gè)地球日，雖然比玉兔號(hào)的工作時(shí)間短，但它的容錯(cuò)能力卻更強(qiáng)，幾乎為零。容錯(cuò)率是啥？就是機(jī)器硬件或是軟件出了問(wèn)題，它也不會(huì)停止工作，即常言所說(shuō)的輕傷不下火線。這和玉兔號(hào)相比，火星巡航車就沒(méi)有因故障休眠的嬌氣勁兒。如果說(shuō)玉兔號(hào)是個(gè)嬌氣的小姑娘，那么火星巡航車應(yīng)該是個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)哪凶訚h。

火星巡航車的容錯(cuò)率為什么要達(dá)到為零的標(biāo)準(zhǔn)呢？這與它遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)有關(guān)。如果火星巡航車在火星上出現(xiàn)故障不能工作，從地球上發(fā)射信號(hào)修復(fù)它幾乎是不可能的事，因?yàn)榈厍蚺c火星相距太遠(yuǎn)，一個(gè)信號(hào)從地球傳到火星，大概需要40多分鐘。信號(hào)傳輸都這么費(fèi)事，通過(guò)遙控修復(fù)肯定困難重重，所以說(shuō)只能讓火星巡航車的容錯(cuò)率為零，讓它有自己照顧自己的能力。

火星周圍也籠罩著大氣層，并且大氣層里也含有氧氣。不要一提氧氣，你就興奮，覺(jué)得火星氧氣能供給我們呼吸，能支持我們活下去了。依靠火星大氣層中的氧氣活下去，根本不可能。這是因?yàn)榛鹦谴髿鈱优c地球大氣層相比，顯得非常稀薄，氣體密度不到地球的百分之一，在這稀薄的大氣層里，主要成分還是二氧化碳，其次是氮、氬，僅有少量的氧氣，所以說(shuō)氧氣對(duì)于火星來(lái)說(shuō)是稀薄空氣中的稀有氣體，靠這丁點(diǎn)兒不起眼的氧氣供給呼吸，根本不夠“塞牙縫”呢！

有人或許會(huì)問(wèn)，我們的火星探測(cè)器為什么要在2020年發(fā)射啊？原因主要有兩個(gè)：一是到2020年我們的技術(shù)水準(zhǔn)能達(dá)到探測(cè)火星要求；二是2020年恰好是火星的近地年份，這一年發(fā)射探測(cè)器可以抄近路。如果錯(cuò)過(guò)了這個(gè)年份，需要再等15年左右的時(shí)間，火星才能再次與地球親近起來(lái)。

2020年我們發(fā)射火星探測(cè)器后，再一次執(zhí)行火星探測(cè)器發(fā)射任務(wù)，將有一個(gè)比較漫長(zhǎng)的火星近地等待期。等待期間，我們的火星探測(cè)準(zhǔn)備工作并不會(huì)停止，而是會(huì)快馬加鞭地進(jìn)行火星探測(cè)的第四個(gè)階段的準(zhǔn)備工作。時(shí)間推進(jìn)到2050年左右，我們“距離”火星會(huì)有多遠(yuǎn)呢？一起展望中國(guó)未來(lái)的火星探測(cè)前景吧！

我們將重點(diǎn)探測(cè)火星生命生存的條件，如果火星生命生存的條件不具備，我們將給出改造火星環(huán)境的方法，為把這個(gè)荒漠之星改造成綠色家園提供可能。中國(guó)的遠(yuǎn)期火星探測(cè)是為人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展提供服務(wù)，探討移民火星路徑，以在火星上建立人類第二個(gè)棲息地為終極目標(biāo)。

未來(lái)，如果你愿意，中國(guó)的火星飛船可以把你送到火星上生活，讓你成為火星人，這叫火星載人飛行。當(dāng)然，如果你在火星上感覺(jué)生活不爽，思念家人，中國(guó)的火星飛船可以把你從火星上再安全接回地球，讓你與家人團(tuán)聚，這叫火星返回飛行。

為了能讓人類在火星和地球間自由穿梭，中國(guó)將研制高性能太空飛船，在火星和地球之間運(yùn)送旅客，打造太空高速公路，讓人們?nèi)セ鹦锹糜尉腿缭诘厍蛏蠌拇说氐奖说匾粯雍?jiǎn)單方便。

未來(lái)，也許可以在地球和火星之間自由來(lái)往，不但有張地球人的身份證，還可以辦張火星人的身份證，想想真是令人熱血沸騰啊！

使用當(dāng)前飛船在火星和地球之間自由穿行，困難是相當(dāng)大的，傳統(tǒng)的飛行器不會(huì)在登陸火星的行動(dòng)中有太大的用場(chǎng)。人類要想到達(dá)火星，必須開(kāi)發(fā)顛覆傳統(tǒng)的太空飛船，需要在飛船制造技術(shù)上有大的突破。技術(shù)突破需理論突破在先：原來(lái)，人們普遍認(rèn)為物質(zhì)難以超越光速，但隨著人們對(duì)于宇宙認(rèn)識(shí)的深化，這一理論將被突破，物質(zhì)超越光速也是可能的，再加上暗物質(zhì)理論的產(chǎn)生，讓人類借助超光速和暗物質(zhì)制造出星際飛船或?qū)⒊蔀榭赡堋?/p>

火星的地貌和地球的地貌有些相似，有山、盆地和平原等。值得一提的是，火星山比地球山更險(xiǎn)峻。地球上最高的山峰是8800多米的珠穆朗瑪峰，但是把珠穆朗瑪峰放到火星上看，它并不算高大。因?yàn)榛鹦巧嫌懈喔叩纳椒?，有的山峰高度甚至達(dá)到珠穆朗瑪峰的3倍！

（編輯 孫世奇）