中國2020年將探測(cè)火星起步雖晚卻或“彎道超車”_大陸_國內(nèi)新聞_新聞

原標(biāo)題：中國2020年將探測(cè)火星，起步雖晚卻有可能“彎道超車”

2019年被不少人稱為“中國航天超級(jí)2019”，而即將到來的2020年，中國航天將進(jìn)一步延續(xù)“超級(jí)模式”。日前，國家航天局首次公開了我國火星探測(cè)任務(wù)。據(jù)悉，我國將在明年擇機(jī)發(fā)射火星探測(cè)器，開展火星全球性和綜合性探測(cè)。

截至2016 年12 月，人類已進(jìn)行了45 次火星探測(cè)活動(dòng)。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(yuǎn)的火星探測(cè)計(jì)劃，全方位地開展對(duì)火星生命信息、環(huán)境、大氣、巖石、水及內(nèi)部構(gòu)造等的探測(cè)與深入研究。根據(jù)天體運(yùn)行的規(guī)律，人類探測(cè)火星的窗口，也就是探測(cè)器發(fā)射的最佳時(shí)間每隔26個(gè)月才有一次機(jī)會(huì)，所以我國的首次火星探測(cè)任務(wù)計(jì)劃在2020年擇機(jī)實(shí)施。按照規(guī)劃，火星探測(cè)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(dá)火星。

最近由上海科技教育出版社推出的《火星科學(xué)概論》獲得了第七屆中華優(yōu)秀出版物獎(jiǎng)，這本系統(tǒng)論述火星的權(quán)威性科學(xué)專著，為關(guān)注火星科學(xué)研究與火星探測(cè)進(jìn)展的公眾普及了火星科學(xué)知識(shí)。現(xiàn)選摘書中部分章節(jié)，以饗讀者。

經(jīng)過長期的觀測(cè)和50多年的近距離探測(cè)，人類已經(jīng)對(duì)火星有了一定的了解，在火星科學(xué)研究領(lǐng)域取得了巨大的成就，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)，還是火星的形成與演化過程等，都存在著許許多多的科學(xué)問題有待我們進(jìn)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(gè)棲息地，將是未來國際火星探測(cè)的一大主流。

2020年中國火星探測(cè)工程要研究些什么？

我國火星探測(cè)起步較晚，但隨著探月工程取得重要進(jìn)展，我國已具備開展火星探測(cè)的能力。適時(shí)開展火星探測(cè)，可以在空間科學(xué)、空間技術(shù)和空間應(yīng)用領(lǐng)域加速實(shí)現(xiàn)從跟蹤研究向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從航天大國向航天強(qiáng)國邁進(jìn)。

2016年4月22日，我國首次火星探測(cè)任務(wù)正式立項(xiàng)，計(jì)劃在2020年通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)火星軌道器環(huán)繞探測(cè)和火星車軟著陸巡視探測(cè)。首次火星探測(cè)的科學(xué)目標(biāo)是：通過環(huán)繞探測(cè)，開展火星全球性和綜合性的探測(cè)；通過巡視探測(cè)，開展火星表面重點(diǎn)地區(qū)高精度、高分辨率的精細(xì)探測(cè)。

具體科學(xué)目標(biāo)包括：

（1）研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征。探測(cè)火星全球地形地貌特征，獲取典型地區(qū)的高精度形貌數(shù)據(jù)，開展火星地質(zhì)構(gòu)造成因和演化研究。

（2）研究火星表面土壤特征與水冰分布。探測(cè)火星土壤種類、風(fēng)化沉積特征和全球分布，搜尋水冰信息，開展火星土壤剖面分層結(jié)構(gòu)研究。

（3）研究火星表面物質(zhì)組成。識(shí)別火星表面巖石類型，探查火星表面次生礦物，開展表面礦物組成分析。

（4）研究火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征。探測(cè)火星空間環(huán)境及火星表面氣溫、氣壓、風(fēng)場(chǎng)，開展火星電離層結(jié)構(gòu)和表面天氣季節(jié)性變化規(guī)律研究。

（5）研究火星物理場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。探測(cè)火星磁場(chǎng)特性。開展火星早期地質(zhì)演化歷史及火星內(nèi)部質(zhì)量分布和重力場(chǎng)研究。

中國火星探測(cè)在10年內(nèi)要解決哪些難題？

2030年前，我國火星探測(cè)的主要任務(wù)是環(huán)繞遙感探測(cè)、軟著陸巡視探測(cè)和采樣返回，實(shí)現(xiàn)對(duì)火星從全球普查到局部詳查再到樣品實(shí)驗(yàn)室分析的科學(xué)遞進(jìn)。

環(huán)繞遙感探測(cè)的科學(xué)目標(biāo)著眼于對(duì)火星的全球性探測(cè)，致力于建立火星的總體、全局的科學(xué)概念；軟著陸巡視探測(cè)科學(xué)目標(biāo)著眼于對(duì)火星局部地區(qū)的重點(diǎn)探測(cè)，主要開展火星科學(xué)試驗(yàn)；采樣返回的科學(xué)目標(biāo)著眼于著陸點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與分析、火星樣品的分析研究，主要開展比較行星學(xué)研究。

星空浩瀚無比，探索永無止境。火星探測(cè)等深空探測(cè)任務(wù)的逐步推進(jìn)是一項(xiàng)長期而艱巨的工程，我們相信，通過航天人的不懈努力，中國的深空探測(cè)一定會(huì)不斷取得突破，火星也必將是21世紀(jì)人類踏上的第一顆地外行星。

NASA火星之旅為什么要“三步走”？

2004年，美國提出了“新太空計(jì)劃”，著手制造新一代宇宙飛船，主目標(biāo)是在2030年前后把人類送上火星。2011年，NASA再次制訂了詳細(xì)的《2013—2022行星科學(xué)十年規(guī)劃與展望》，囊括了美國未來十年行星探測(cè)的科學(xué)目標(biāo)、發(fā)展規(guī)劃及科學(xué)探測(cè)任務(wù)，把火星探測(cè)規(guī)劃為重中之重，并明確了在21世紀(jì)30年代實(shí)現(xiàn)載人登陸火星的發(fā)展目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，2015年，美國NASA就火星探測(cè)發(fā)展政策和戰(zhàn)略規(guī)劃公布了《NASA的火星之旅——開拓太空探索下一步》，充分展示了美國加快火星探測(cè)步伐之決心。

2015年10月公布的《NASA的火星之旅——開拓太空探索下一步》，是一份人類登陸火星的詳細(xì)計(jì)劃。火星之旅將分三個(gè)階段推進(jìn)，每個(gè)階段隨著探索的距離更遠(yuǎn)也必將面臨更多挑戰(zhàn)。

NASA將通過漸進(jìn)式的步伐開發(fā)和驗(yàn)證各項(xiàng)能力，從而解決相關(guān)難題。三大階段分別是：

第一階段：依賴地球階段。依賴地球的探索將聚焦于在國際空間站（ISS）上開展研究活動(dòng)，包括微重力試驗(yàn)和一系列相關(guān)測(cè)試研究，為宇航員的長期駐留提供技術(shù)支撐，以支持未來深空探測(cè)長期任務(wù)。

第二階段：深空試驗(yàn)場(chǎng)階段。本階段的任務(wù)主要是探索在距離地球幾天航程的深空環(huán)境中如何開展復(fù)雜的載人運(yùn)行，提升和驗(yàn)證在距地球更遠(yuǎn)距離時(shí)（如火星上）人類生存和工作所需的各項(xiàng)能力。

第三階段：獨(dú)立于地球階段。此階段的活動(dòng)將以上述前兩個(gè)階段為基礎(chǔ)，使載人活動(dòng)到達(dá)火星附近（如低火星軌道或某個(gè)火星衛(wèi)星），并最終到達(dá)火星表面。未來的火星任務(wù)將由NASA和合作伙伴共同開展，探索在地球以外生命延續(xù)的潛在可能。

歐洲空間局“火星生命探測(cè)計(jì)劃”為何走走停停？

2003年，歐洲空間局（ESA）提出了“曙光計(jì)劃”，確立了歐洲未來30年太陽系探測(cè)的發(fā)展戰(zhàn)略和路線圖，提出以機(jī)器人和載人登陸火星為主，探尋太陽系中地外生命存在跡象，揭示太陽系起源。經(jīng)過細(xì)化論證，2005年ESA正式發(fā)布了《宇宙憧憬2005—2025》，描述了未來20年空間科學(xué)的發(fā)展藍(lán)圖，指出火星探測(cè)是ESA未來10—20年將要開展的重要空間科學(xué)探測(cè)活動(dòng)。2015年，ESA公布最新的《空間探索戰(zhàn)略》，火星仍是其重點(diǎn)探索目標(biāo)。

ESA在《空間探索戰(zhàn)略》中提出，火星是其三個(gè)優(yōu)先探索目標(biāo)之一，主要任務(wù)包括“火星生命探測(cè)計(jì)劃”（ExoMars）系列任務(wù)和火星機(jī)器人探測(cè)預(yù)備任務(wù)。其中最為突出的一點(diǎn)就是廣泛的國際合作。ESA特別指出，當(dāng)前處于籌備期，潛在的國際合作伙伴包括美國、俄羅斯、加拿大、日本、中國等國的國家航天部門以及私營部門。

在任務(wù)路線圖方面，ESA未來火星空間探索的主要活動(dòng)是通過ExoMars系列任務(wù)開展火星生命演化研究，確保歐洲在國際火星取樣返回中占有一席之地，與俄羅斯建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，參與首次火星采樣返回任務(wù)及未來的載人登陸火星。

根據(jù)《空間探索戰(zhàn)略》，ExoMars系列任務(wù)邁出了ESA探索紅色星球的第一步。事實(shí)上，ExoMars在2005年就通過了ESA成員國的正式批準(zhǔn)，此后該計(jì)劃有幾次幾乎停止。在美國放棄將ExoMars 作為優(yōu)先任務(wù)后，俄羅斯聯(lián)邦航天局作為新的合作伙伴加入ExoMars任務(wù)，為ExoMars兩個(gè)項(xiàng)目提供關(guān)鍵部件和科學(xué)儀器，包括為運(yùn)送衛(wèi)星的“質(zhì)子號(hào)”火箭提供到達(dá)火星所需的一切硬件。ExoMars任務(wù)的預(yù)算約為13億歐元。

俄羅斯火星探測(cè)器啥時(shí)候能發(fā)射？

俄羅斯沒有因早期（蘇聯(lián)時(shí)期）火星探測(cè)系列任務(wù)和2011年“火衛(wèi)一—土壤號(hào)”火星探測(cè)任務(wù)的失敗而氣餒。2012年3月，俄羅斯聯(lián)邦航天局制訂并公布了《2030年前航天活動(dòng)發(fā)展規(guī)劃》草案，其中涉及建立火星試驗(yàn)站等一系列目標(biāo)。2012年4月，其又制訂了《2012—2025太陽系探測(cè)總體規(guī)劃》。這兩份規(guī)劃都把火星列為首要探測(cè)目標(biāo)。2016年3月，俄羅斯政府批準(zhǔn)了《2016—2025俄羅斯十年太空計(jì)劃》。

《2016—2025俄羅斯十年太空計(jì)劃》指出，俄羅斯未來10年將把精力集中在金星近地軌道、太空輻射和太陽活動(dòng)的研究。

在以對(duì)火星土壤進(jìn)行檢測(cè)、采樣返回的“大衛(wèi)一—土壤號(hào)”任務(wù)失敗后，2014年，俄羅斯重新提出自己的火星土壤采樣返回的Expedition M任務(wù)，更改為“火衛(wèi)一表面探測(cè)和土壤采樣返回”任務(wù)，并納入2015年財(cái)政預(yù)算，共計(jì)約51億盧布。Expedition M探測(cè)器計(jì)劃于2024年使用安加拉5型（Angara 5）火箭發(fā)射。該任務(wù)將為2030年的火星采樣返回作準(zhǔn)備。

日本為什么要以月球?yàn)橹修D(zhuǎn)站奔赴火星？

2005年，日本制訂了跨越20年的航天發(fā)展路線圖，即《日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)長期發(fā)展規(guī)劃——JAXA2025》，提出了未來20年空間活動(dòng)的發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展方向、發(fā)展規(guī)劃與設(shè)想。該規(guī)劃指出，下一代太陽系探索的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)探測(cè)器飛往火星，重點(diǎn)探測(cè)火星氣候。總體思路是首先建立月球基地，以月球作為中轉(zhuǎn)站奔赴火星。

1998年7月3日，日本首個(gè)火星探測(cè)器“希望號(hào)”發(fā)射升空，使得日本成為世界上第三個(gè)發(fā)射火星探測(cè)器的國家。但是“希望號(hào)”在太空中艱難飛行了5年之后，于2003年12月9日宣布失敗。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）計(jì)劃最早于2022年發(fā)射飛向火星的衛(wèi)星——火衛(wèi)一和火衛(wèi)二的探測(cè)器，將利用小行星探測(cè)技術(shù)，首次從火星衛(wèi)星上帶回沙子、巖石等樣本加以研究。

2007年，印度空間研究組織（ISRO）正式對(duì)外發(fā)布探測(cè)火星計(jì)劃。2012年8月計(jì)劃啟動(dòng)，2013年11月15日“曼加里安號(hào)”火星探測(cè)器發(fā)射升空，2014年9月成功進(jìn)入火星軌道，在500km ? 80000km橢圓軌道上開展科學(xué)探測(cè)任務(wù)。印度成為亞洲首個(gè)成功進(jìn)行火星探測(cè)的國家。“曼加里安號(hào)”的成功，大大激發(fā)了印度對(duì)火星探測(cè)的雄心，目前SRO已啟動(dòng)了后續(xù)火星探測(cè)任務(wù)的論證工作。

作者：歐陽自遠(yuǎn)、鄒永廖等