中國火星探測計劃

Aaron

2019年11月14日，我國首次火星探測任務著陸器懸停避障試驗在位于河北省懷來縣的地外天體著陸綜合試驗場圓滿完成，此次試驗是我國火星探測任務首次公開亮相，試驗模擬了著陸器在火星環(huán)境下懸停、避障、緩速下降的過程，對其設計正確性進行了綜合驗證。

截至2016年12月，人類已進行了45 次火星探測活動，美國、俄羅斯、日本、印度、歐洲空間局等國家或組織都已制訂了各自的長遠的火星探測計劃，全方位地開展對火星生命信息、環(huán)境、大氣、巖石、水及內(nèi)部構造等的探測與深入研究。日前國家航天局宣布，中國將于2020年擇機實施首次火星探測任務計劃。

經(jīng)過長期的觀測和50多年的近距離探測，人類已經(jīng)對火星有了一定的了解，在火星科學研究領域取得了巨大的成就，但這還遠遠不夠。無論是火星電離層、火星大氣層、火星土壤、火星內(nèi)部結構，還是火星的形成與演化過程等，都存在著許許多多的科學問題有待我們進一步探索和考證。而火星作為地球的近鄰，其表面是否存在或曾經(jīng)存在生命，一直以來更是得到高度重視。探尋火星過去或現(xiàn)存的生命跡象，探索能否將火星改造成人類的第二個棲息地，將是未來國際火星探測的一大主流。

中國火星天團

根據(jù)天體運行的規(guī)律，每隔約26個月發(fā)生一次的“火星沖日”，是探測器發(fā)射的最佳時間，在此期間地球與火星距離較近，可用較小花費和較短時間將探測器送往火星，而最近的“火星沖日”在2020年7月。有鑒于此，2020年成為了熱門的發(fā)射航天器登陸火星的年份，40多億年來一直“寂寞沙洲冷”的火星也將變得分外熱鬧。

按照規(guī)劃，火星探測器發(fā)射后，大概需要經(jīng)過 200天左右的飛行，才能最終到達火星。而這半年多的時間里，一支中國火星天團將一直陪伴著、守護著探測器，直到它順利平安地到達火星。完成火星探測任務中負責探測器飛行控制的團隊來自北京航天飛行控制中心，他們就像是火星探測器的引路人。火星探測器發(fā)射后，將在這個團隊的幫助下到達火星，完成“繞、落、巡”一系列任務。

北京航天飛行控制中心火星探測任務總師崔曉峰說，他們的工作簡單來講就是在飛行器飛向火星過程當中，對飛行器進行控制，控制它的飛行方向，能夠順利準確朝著火星飛行過去，最終到達火星的引力場。被火星捕獲以后，成為火星環(huán)繞的一個飛行器，然后才有條件在適當?shù)臅r機經(jīng)過再次精準控制，使它能夠準確降落在火星上預定的降落區(qū)域。

想要一次性成功到達遠在幾千萬公里外的火星，飛控團隊不僅要給探測器規(guī)劃一條最為科學的路線，還要保證它時刻按照規(guī)劃路線前進。一旦偏離軌道，可能會影響整個任務的最終結果。

崔曉峰說，因為火星距離特別遙遠，遙遠了以后，信號延遲非常大，另外信號的量非常少，在這種情況下，對它進行控制，就要采取一系列不同于以往任務的措施和技術，使得它能夠在火星表面完成它既定的工作，同時要保證巡視器的安全。

這個團隊的成員平均年齡30歲左右，別看年紀不大，但是對于飛控來說，他們都是老手。從2017年團隊正式組建以來，他們一直圍繞如何能夠準確帶領探測器到達火星而忙碌著。

后來者

北京航天飛行控制中心是中國載人航天工程和探月工程的指揮控制中樞。從1999年執(zhí)行神舟一號首飛任務至今，一直保持著100%的飛控成功率，歷次重大任務全部萬無一失。其中包括載人航天“十戰(zhàn)十捷”，以及圓滿完成探月工程“繞”和“落”4次任務飛控目標。

雖然，中國已經(jīng)開展了四次月球探測任務，全部取得成功，但在探測火星方面，我國還是“后來者”。不過，通過探月工程的鍛煉，我們已經(jīng)掌握了深空探測器的軌道設計、自主導航、測控通信、表面軟著陸等關鍵技術，積累了豐富的經(jīng)驗，為火星探測任務的成功實施奠定了堅實的基礎。

中國首次火星探測任務，將探測火星的空間環(huán)境、地形地貌、地表結構、大氣運動等重要信息，為下一階段的探測任務收集基礎數(shù)據(jù)。中國首次火星探測任務雖然起步較晚，但奮起直追的決心很大。此前，只有美國在一次火星探測任務中，成功實現(xiàn)“繞”和“落”，歐洲曾兩次嘗試火星表面著陸，但都以失敗告終。我國首次火星探測，在一次任務中，實現(xiàn)“繞、落、巡”三大工程目標，這在世界火星探測歷史上也是前所未有的。當然，我們面臨的挑戰(zhàn)也空前巨大。

人類已經(jīng)開展了40多次火星探測任務，但只有18次獲得了成功，成功率僅40%。探索火星的旅途并非坦途，需要經(jīng)歷長達7-8 個月的行星際飛行、飛行旅程數(shù)億千米，從地球上發(fā)過去的信號需要20 多分鐘之后，才能被火星探測器收到。在進入大氣層之后，要經(jīng)歷7 分鐘左右的急剎車，避免高速撞擊到火星表面墜毀。即便經(jīng)歷重重困難，終于成功登陸火星，火星車還要穿越崎嶇不平、坑坑洼洼的地形，經(jīng)歷強風和大范圍的沙塵暴，承受火星表面強烈的宇宙射線照射，這些都是我們要面對的難題。

在中國首次火星探測任務中，環(huán)繞火星上空運行的軌道器上，將搭載高、中分辨率相機，光譜儀、磁強計、雷達探測儀、離子和中性粒子探測儀等科學儀器；火星車上將搭載探地雷達、相機、光譜儀、小型氣象站、磁場探測儀等科學儀器。利用這些科學儀器獲得的探測數(shù)據(jù)，將幫助我們更好地認識和了解火星。

如果說，月球探測打開了中國人探測深空的大門，火星探測則是中國第一次真正意義上的行星探測任務，是我們邁向深空的關鍵一步。正如中國科學院院士、著名的天體化學家歐陽自遠所說的那樣：“在深空探測上，中國應該飛得更遠，中國也有能力飛得更遠！”