【泰伯網(wǎng)】（記者 小白）近日召開的首次火星探測任務(wù)研討會(huì)上，對5大技術(shù)問題進(jìn)行討論，飛行任務(wù)環(huán)境問題、測控通信與數(shù)傳問題、奔火與環(huán)火捕獲問題、進(jìn)入下降與著陸問題、火面生存與巡視問題。面對如此專業(yè)的問題，廣大網(wǎng)友可能更關(guān)心我國何時(shí)能夠探索火星，到底有沒有一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間表?

　　據(jù)了解，中國首次火星探測任務(wù)計(jì)劃在海南文昌發(fā)射場，由長征五號(hào)運(yùn)載火箭將火星探測器直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道，這是我國在探月工程之后深空探測又一重大科技工程。

　　我國將于2020年發(fā)射火星探測衛(wèi)星

　　我國火星探測計(jì)劃首席科學(xué)家中科院院士萬衛(wèi)星表示，我國將于2020年7、8月份發(fā)射火星探測衛(wèi)星。他介紹，我國去年年初正式批復(fù)了首次火星探測任務(wù);在此之前，有關(guān)科學(xué)論證、工程論證都已經(jīng)進(jìn)行了扎實(shí)的準(zhǔn)備工作，任務(wù)科學(xué)目標(biāo)、基本方案都已確定。截至目前，衛(wèi)星探測器系統(tǒng)、地面數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)、火箭發(fā)射系統(tǒng)、測控系統(tǒng)等各方面工作已經(jīng)全部展開，相應(yīng)工作方案都在不斷設(shè)計(jì)、完善、試驗(yàn)中，有些已經(jīng)初步完成。

　　火星探測器進(jìn)入初樣研制階段

　　我國首次火星探測任務(wù)已進(jìn)入初樣研制階段，目前進(jìn)展順利。中國航天科技集團(tuán)火星探測器總設(shè)計(jì)師孫澤洲介紹，探測器接近火星后，首先要讓它被火星引力捕獲，成為環(huán)繞火星飛行的探測器。探測器在環(huán)繞軌道上做一些軌道調(diào)整，同時(shí)對儀器進(jìn)行檢測，還將對火星的形貌開展探測。

　　之后，在合適時(shí)機(jī)，與環(huán)繞器分離的著陸巡視器將進(jìn)入火星大氣，著陸到火星表面并釋放火星車，開展巡視探測。與此同時(shí)，環(huán)繞器繼續(xù)在軌道上進(jìn)行科學(xué)探測，并為火星車提供對地面的數(shù)據(jù)中繼服務(wù)。

　　一次實(shí)現(xiàn)環(huán)繞、著陸、巡視

　　與探月工程繞月、落月、從月球返回分三期完成不同，中國探火工程有望在2021年前后一次性完成繞、落、巡三項(xiàng)任務(wù)。

　　孫澤洲說，中國的火星探測任務(wù)形式在國外是沒有過的。美國的探測環(huán)繞就是環(huán)繞，巡視就是巡視。“從來還沒有哪個(gè)國家一次任務(wù)就同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)繞和著陸巡視。”他說，國外在火星著陸任務(wù)之前都有環(huán)繞衛(wèi)星在火星附近，可以對著陸過程以及著陸后的數(shù)據(jù)通信提供及時(shí)支持。而中國的火星著陸巡視器是環(huán)繞火星不久后，就要與環(huán)繞器分離并降落，這對于著陸后的火星車自主能力提出更高要求。

　　“另外，這樣的任務(wù)在軌道設(shè)計(jì)上更具有復(fù)雜性，要兼顧著陸和環(huán)繞軌道的要求，增加了任務(wù)的難度和復(fù)雜度。”孫澤洲說。

　　他說：“我們希望用有限的經(jīng)費(fèi)盡可能多獲得一些成果，更高效地推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。所以我們想結(jié)合探月已經(jīng)走的第一步和第二步的基礎(chǔ)，一步實(shí)現(xiàn)環(huán)繞、著陸和巡視。我們具備了這樣的技術(shù)條件，希望一步邁得大一點(diǎn)。”

　　挑戰(zhàn)

　　這樣的任務(wù)，孫澤洲坦陳，難度非常大。

　　“這次任務(wù)最核心、最難的地方，就是探測器進(jìn)入火星大氣后氣動(dòng)外形和降落傘減速的過程，并且只有一次機(jī)會(huì)，必須成功。由于地球與火星距離遙遠(yuǎn)，整個(gè)過程無法由地面實(shí)時(shí)控制，必須依靠探測器自主完成。”孫澤洲說。

　　自20世紀(jì)60年代以來，國際上已實(shí)施的42次火星探測任務(wù)，成功率僅為52%。

　　最讓這位火星探測器總設(shè)計(jì)師擔(dān)憂的是火星大氣。

　　“火星大氣具有很高的不確定性，有些因素我們還沒有認(rèn)識(shí)透，比如火星大氣的變化規(guī)律、風(fēng)暴時(shí)的特性等。我們現(xiàn)在感覺壓力很大，是因?yàn)椴荒苷瓶氐囊蛩睾芏?。如果降落那天真的起了塵暴，就不能降落。”孫澤洲說。

　　他說，由于沒有那么多的推進(jìn)劑來抵消那么高的速度，所以登陸火星時(shí)，99%以上的減速都是靠火星大氣的作用。然而，火星的大氣和降落傘減速與地球上的相似度不到50%，而且火星的大氣難以在地面模擬。

　　“我們只能把各個(gè)因素單獨(dú)分析，開展單項(xiàng)模擬，沒辦法用一個(gè)完整的過程在地面把實(shí)際過程模擬出來，這也是我們現(xiàn)在很困惑的事情。但正因?yàn)橛袎毫?，才能帶來技術(shù)進(jìn)步。”孫澤洲說。

　　火星那么大，去哪兒好呢?

　　曾擔(dān)任探月工程二期探測器總設(shè)計(jì)師的孫澤洲說，由于中國火星車將使用太陽能供電，從光照角度考慮，最理想的地方是火星赤道附近，但是火星赤道附近的地形復(fù)雜。另外，由于登陸火星99%以上的減速是靠大氣減速，因此著陸點(diǎn)海拔越低減速時(shí)間越長，登陸越安全。

　　“綜合考慮地形復(fù)雜度、高程、光照條件、溫度等因素，火星比較適合著陸點(diǎn)在北緯5度至30度的區(qū)域。”孫澤洲說。

　　他說，當(dāng)初在確定嫦娥三號(hào)登月落點(diǎn)時(shí)，專家們先畫了一個(gè)100乘300公里的大區(qū)域，在探測器進(jìn)入環(huán)月軌道決定要著陸后，又預(yù)計(jì)了一個(gè)落點(diǎn)，最后真正的著陸點(diǎn)與預(yù)計(jì)的落點(diǎn)只偏差幾百米。

　　“火星著陸點(diǎn)的確定也類似。就好比我們先選擇要去北京，至于落在北京哪個(gè)區(qū)哪條街道，是到附近再做精確的選擇。由于火星大氣模型誤差很大，所以在火星登陸的偏差可能會(huì)比登月大。”孫澤洲說。

　　探火與探月有何不同?

　　孫澤洲說，探月工程已為火星探測打下了很好的基礎(chǔ)，如果沒有探月工程，希望火星探測一次就著陸并讓火星車走起來，是不現(xiàn)實(shí)的。“但是火星探測僅有一半的環(huán)節(jié)與探月有相似性。”

　　舉個(gè)例子，在嫦娥三號(hào)任務(wù)中，月球的地形地貌具有不確定性，但其他環(huán)境因素都在可控范圍內(nèi)，可通過設(shè)計(jì)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。但火星除了地形以外，其大氣情況具有很高的不確定性。

　　此外，登陸火星需要經(jīng)過四個(gè)階段：氣動(dòng)外形減速，降落傘減速，反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速，著陸器的緩沖腿吸收最后的能量。但月球沒有大氣，登月只有反推發(fā)動(dòng)機(jī)和著陸緩沖兩個(gè)階段。

　　孫澤洲說，由于月球距離地球40萬公里，而火星距離地球最遠(yuǎn)時(shí)達(dá)到4億公里。在探月工程的帶動(dòng)下，中國已建立深空測控網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對火星探測器的測控。但是數(shù)據(jù)還不能實(shí)現(xiàn)高速傳輸，因此未來的火星車操控要比月球車的操控更為復(fù)雜。

　　距離遙遠(yuǎn)的另一個(gè)后果是火星光照強(qiáng)度小，火星大氣對陽光還有削減作用，所以火星車的能源供給比月球車更為困難。

　　去火星探索什么科學(xué)之謎?

　　孫澤洲說，中國火星探測的科學(xué)目標(biāo)基本上圍繞這幾個(gè)方面：通過光學(xué)遙感探測火星形貌，看看火星表面長什么樣;通過光譜等探測火星土壤元素、礦物成分及巖石類型;探測火星空間環(huán)境，包括火星大氣;探測火星土壤結(jié)構(gòu)及水冰，火星表面甚至地下淺層是否有水?

　　綜上所述，根據(jù)已發(fā)布的《2016中國的航天》白皮書，中國將繼續(xù)實(shí)施好載人航天、月球探測、北斗導(dǎo)航、高分辨率對地觀測系統(tǒng)等已有航天重大專項(xiàng)，同時(shí)將啟動(dòng)一批新的航天重大工程，其中包括以火星探測為代表的深空探測工程。

　　按計(jì)劃，我國將用15年時(shí)間，建成先進(jìn)開放的航天工業(yè)體系和空間基礎(chǔ)設(shè)施，到2030年左右躋身航天強(qiáng)國之列。