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火星探測(cè)到底難在哪兒？

“中國(guó)將于2020年探測(cè)火星。”7月8日，在2019軟件定義衛(wèi)星高峰論壇上，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)月球探測(cè)工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)在報(bào)告中透露的這一信息，又引發(fā)一波對(duì)火星探測(cè)的熱議。

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)院士表示，此次中國(guó)將通過(guò)火星衛(wèi)星、火星著陸器和火星車聯(lián)合探測(cè)火星，目前火星車已經(jīng)準(zhǔn)備好。他同時(shí)透露，目前我國(guó)已完成火星探測(cè)軌道設(shè)計(jì)、測(cè)控通信、自主導(dǎo)航、表面軟著陸等關(guān)鍵技術(shù)的科研攻關(guān)，為自主火星探測(cè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

眾所周知，中國(guó)火星探測(cè)起步較晚，但在航天專家們看來(lái)，雖然晚，可我們的起點(diǎn)高、效率高。比如，在首次任務(wù)中將要一次性實(shí)現(xiàn)的“繞”“落”“巡”三大任務(wù)，在航天史上史無(wú)前例。

每隔兩年，全球都會(huì)迎來(lái)一次火星探測(cè)小高潮。目前，全球多個(gè)火星探測(cè)器已經(jīng)整裝待發(fā)只等2020年的到來(lái)。據(jù)悉，明年可能是史上最密集的火星探測(cè)期，除了中國(guó)，還有美國(guó)計(jì)劃發(fā)射新型火星探測(cè)車，歐空局計(jì)劃發(fā)射ExoMars火星車，印度、阿聯(lián)酋計(jì)劃向火星送出探測(cè)器。

為何大家都選擇明年探測(cè)火星?這是因?yàn)椋鶕?jù)地球與火星位置關(guān)系，每26個(gè)月火星會(huì)有一次距離地球最近的機(jī)會(huì)，這也是發(fā)射火星探測(cè)器的最佳時(shí)間窗口。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)發(fā)射火星探測(cè)器，將節(jié)省大量燃料，縮短抵達(dá)的時(shí)間。2020年就將迎來(lái)一個(gè)窗口期，大約1個(gè)月左右。如果沒(méi)有把握好窗口，就只能再等兩年。

中國(guó)首次探測(cè)便要實(shí)現(xiàn)“繞”“落”“巡”三大任務(wù)，這在世界航天史上確實(shí)是絕無(wú)僅有的。據(jù)史料記載，此前只有美國(guó)在一次火星任務(wù)中同時(shí)完成“繞”和“落”，歐洲曾兩次嘗試“繞”和“落”，都以失敗而告終。中國(guó)計(jì)劃在一次火星任務(wù)中完成“繞”“落”“巡”，難度可想而知。

迄今為止，世界各國(guó)至少舉行了46次火星探測(cè)活動(dòng)，其中只有20.5次取得成功，成功率不足45%，火星因此有“航天器墳場(chǎng)”之稱。而最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)，在于進(jìn)入火星軌道和著陸兩個(gè)階段。

什么時(shí)候“剎車”進(jìn)入火星軌道，進(jìn)入軌道的角度是多少，何時(shí)打開(kāi)降落傘，何時(shí)切斷降落傘……每個(gè)環(huán)節(jié)都可謂步步驚心，都需要精準(zhǔn)計(jì)算、毫秒不差。航天發(fā)燒友們都知道，航天器著陸的那7分鐘被稱為“恐怖7分鐘”。

這是因?yàn)?，由于信?hào)強(qiáng)度與距離的平方成反比，距離越遠(yuǎn)信號(hào)越弱，同時(shí)地火的距離還帶來(lái)至少10分鐘的信號(hào)延時(shí)，探測(cè)器進(jìn)入火星軌道和著陸的那段關(guān)鍵時(shí)間，只能依靠研究人員提前輸入的數(shù)據(jù)，由探測(cè)器進(jìn)行自主判斷。

火星探測(cè)與月球探測(cè)最大的不同，就在于距離的懸殊。地月平均距離為38萬(wàn)公里，而地火最近距離為5500萬(wàn)公里，最遠(yuǎn)為3億至4億公里，這對(duì)測(cè)控能力有極高的要求。曾有人這樣比喻：讓火星探測(cè)器精準(zhǔn)著陸，相當(dāng)于從巴黎擊出一只高爾夫球，落在東京的一個(gè)洞里。

雖然火星探測(cè)的難度非常大，但是中國(guó)已經(jīng)做了大量準(zhǔn)備工作，數(shù)次成功的探月任務(wù)也奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)——首先，發(fā)射火星探測(cè)器需要大推力運(yùn)載火箭，我國(guó)長(zhǎng)征五號(hào)火箭已經(jīng)具備這樣的能力;其次，針對(duì)超遠(yuǎn)距離的測(cè)控，我國(guó)已經(jīng)建成深空測(cè)控站，并在嫦娥二號(hào)拓展任務(wù)中實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1億公里的測(cè)控;再次，探月取得的成功，幫助中國(guó)在著陸、巡視技術(shù)等領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。

那么，首次探測(cè)火星中國(guó)肩負(fù)了什么任務(wù)?歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露，一是探測(cè)火星上的生命活動(dòng)信息，包括火星上現(xiàn)在生命的信息、過(guò)去是否存在過(guò)生命、火星生命生存的條件和環(huán)境等;二是對(duì)火星本體科學(xué)的研究，為研究火星積累資料;三是探討火星的長(zhǎng)期改造與今后大量移民、建立人類第二個(gè)棲息地的前景，為人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

此前的探測(cè)表明，火星表面有很多古河床，證明以前有河流，然而如今表面并沒(méi)有天然水存在——歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)，中國(guó)將探測(cè)火星地下水的分布。(儲(chǔ)棕荷)

關(guān)鍵詞： 探測(cè)火星