今天(7月8日)，中國火星探測又一次引發(fā)關注。在山東舉辦的2019軟件定義衛(wèi)星高峰論壇上，中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠在報告中透露：中國將于2020年探測火星。

歐陽自遠表示，此次中國將通過火星衛(wèi)星、火星著陸器、火星車聯(lián)合探測火星，目前火星車已經(jīng)準備好。

航天專家表示，中國火星探測起步較晚但起點高、效率高。值得注意的是，在首次任務中一次性實現(xiàn)“繞”“落”“巡”三大任務，在航天史上史無前例。

2016年“中國火星探測工程名稱和圖形標識全球征集活動”新聞發(fā)布會公布的火星探測器飛行效果圖。

釋疑1：為何選擇明年“探火”？

探火時間有講究，2年一次窗口期。

每隔兩年，全球都會迎來一次火星探測小高潮。

面向2020年，全球多個火星探測器已經(jīng)整裝待發(fā)。航天專家龐之浩介紹，明年可能是史上最密集的火星探測期，已經(jīng)有5個國家宣布了探火計劃。除了中國，美國計劃發(fā)射新型火星探測車，歐空局計劃發(fā)射ExoMars火星車，印度、阿聯(lián)酋也計劃2020年向火星送出探測器。

這是因為，根據(jù)地球與火星位置關系，每26個月火星會有一次距離地球最近的機會，這也是發(fā)射火星探測器的最佳時間窗口。在這個時間點發(fā)射火星探測器，將節(jié)省大量燃料，縮短抵達的時間。2020年就將迎來一個窗口期，大約1個月左右。

“如果沒有把握好窗口，就只能再等兩年。”龐之浩說，美國洞察號火星車原計劃2016年發(fā)射，因為一個儀器的故障，不得已推遲到2018年才升空。

歐陽自遠透露，我國已完成火星探測軌道設計、測控通信、自主導航、表面軟著陸等關鍵技術的科研攻關，為我國自主火星探測奠定了技術基礎。

釋疑2：首次“登火”難在哪？

“相當于從巴黎擊出一只高爾夫球，落在東京的一個洞里。”

據(jù)相關部門公開信息，中國首次火星探測將實現(xiàn)軟著陸，在火星表面釋放火星車，開展巡視探測。對比嫦娥探月工程，嫦娥一號、二號實施繞月，嫦娥三號才實現(xiàn)軟著陸。我國火星探測則將一次性走完探月的三步。

這在世界航天史上是史無前例的。

龐之浩介紹，在此之前，只有美國在一次火星任務中同時完成“繞”和“落”，歐洲曾兩次嘗試“繞”和“落”，都以失敗告終。而中國計劃在一次火星任務中完成“繞”“落”“巡”三大任務，難度非常大。

據(jù)媒體報道，至今全球火星探測成功率大約為40%，火星因此有“航天器墳場”之稱。龐之浩介紹，最危險的環(huán)節(jié)在于進入火星軌道和著陸兩個階段。

“什么時候‘剎車’進入火星軌道，進入軌道的角度是多少，何時打開降落傘，何時切斷降落傘……每個環(huán)節(jié)都步步驚心，都需要精準計算、毫秒不差。”龐之浩說，航天器著陸的那7分鐘被稱為“恐怖7分鐘”。

由于信號強度與距離的平方成反比，距離越遠信號越弱，同時地火的距離還帶來至少10分鐘的信號延時，探測器進入火星軌道和著陸的那段關鍵時間，只能依靠研究人員提前輸入的數(shù)據(jù)，由探測器進行自主判斷。

火星探測與月球探測最大的不同，就在于距離的懸殊。地月平均距離為38萬公里，而地火最近距離為5500萬公里，最遠為3億~4億公里，這對測控能力有極高的要求。有人比喻，讓火星探測器精準著陸，相當于從巴黎擊出一只高爾夫球，落在東京的一個洞里。

面對探火的種種難度，中國已經(jīng)做了大量準備工作，數(shù)次成功的探月任務也奠定了重要的技術基礎。首先，發(fā)射火星探測器需要大推力運載火箭，我國長征五號火箭已經(jīng)具備這樣的能力;其次，針對超遠距離的測控，我國已經(jīng)建成深空測控站，并在嫦娥二號拓展任務中實現(xiàn)了超過1億公里的測控;再次，探月取得的成功，幫助中國在著陸、巡視技術等領域奠定了基礎。

“中國火星探測起步較晚，但是起點高，所以效率也會比較高。雖然很難，還是有信心的。”龐之浩說。

2016年“中國火星探測工程名稱和圖形標識全球征集活動”新聞發(fā)布會公布的火星車與著陸巡視器外觀設計構型圖。

釋疑3：中國首次探火要做什么？

探測火星過去、現(xiàn)在的生命信息。

中國火星探測器去火星肩負了什么任務?歐陽自遠表示，火星探測的科學問題主要有三個方面：其一是探測火星上的生命活動信息，包括火星上現(xiàn)在生命的信息、過去是否存在過生命、火星生命生存的條件和環(huán)境等。

其二，是火星本體科學的研究，為研究火星積累資料，主要包括火星磁層、電離層與大氣層的探測與環(huán)境科學，火星地形地貌特征與分區(qū)，火星表面物質組成與分布，地質特征與構造區(qū)劃，火星內部結構、成分、內稟磁場探測等。

其三，是探討火星的長期改造與今后大量移民、建立人類第二個棲息地的前景，為人類社會的持續(xù)發(fā)展服務。

歐陽自遠說，火星表面有很多古河床，證明以前有河流，然而如今表面沒有天然水存在，中國將探測火星地下水的分布。

中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋此前曾介紹，首次火星探測任務要探測火星的形貌、土壤、環(huán)境、大氣，研究火星上的水冰分布、物理場和內部結構。

釋疑4：移民火星要過幾重關？

需核動力火箭、中轉站、環(huán)境改造，等待革命性技術。

隨著SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克對“移民火星”不遺余力的宣傳，這個科幻命題似乎已經(jīng)觸手可及。

但在龐之浩看來，移民火星非常困難，載人登陸火星都還沒有實現(xiàn)，移民火星僅停留在構想階段。

載人登陸火星目前還面臨著技術難題。由于飛往火星單程至少7個月，要攜帶大量的生命保障資源，需要更強大的火箭和飛船。對執(zhí)行任務的航天員來說，長期飛行會導致肌肉萎縮、骨質脫鈣，輻射也會對身體造成影響。

宇航界有人提出利用核動力火箭，有可能解決這些問題。龐之浩說，目前常規(guī)火箭飛行速度為每小時2萬公里，而核動力火箭能達到8萬多公里，一兩個月就能到達火星，“但核動力研制難度很大，人類想在2030年代登陸火星，都是很難的事情。”

除了運輸工具火箭，人類登陸火星或許還需要一個中轉基地，月球正是最佳選項，這就需要事先進行基地建設。此外，移民前還需要改造火星，將火星改造為適宜大量人口居住的環(huán)境。

“現(xiàn)在討論火星移民有點太樂觀，需要技術的革命性進展。有人說，樂觀地看需要100年，不樂觀的話需要800年。”龐之浩說，但現(xiàn)在開始構想也是非常必要的，因為未來地球或許會面臨人口爆發(fā)、資源枯竭、地外天體撞擊等威脅，太空移民事關人類生存。

2016年“中國火星探測工程名稱和圖形標識全球征集活動”新聞發(fā)布會公布的火星車與著陸巡視器外觀設計構型圖。

【背景】

中國2020年、2028年前后將兩次探火

中國2020年探火，這一計劃已非首次披露。

去年9月，在首屆世界公眾科學素質促進大會“太空探索與人類未來”分論壇上，國家航天局系統(tǒng)工程司司長李國平就曾“官宣”，我國將在2020年和2028年左右進行兩次火星探測，后一次將采樣返回。

李國平說，我國深空探測工程初步明確了四次任務。第一次任務是火星探測，計劃在2020年7月份發(fā)射火星探測器，預計經(jīng)過10個月的飛行，2021年到達火星，著陸火星表面并進行巡視探測。其后，計劃2028年左右進行第二次火星探測任務，并采集火星土壤返回地球。

去年，作為探火工程的火箭、探測器系統(tǒng)研制方，中國航天科技集團也公布計劃，未來3年將實施我國首次火星探測，主要內容為無人火星環(huán)繞和著陸巡視探測。

最新消息為今年4月18日，新京報記者從2019年月球和深空探測國際學術研討會上獲悉，我國嫦娥五號、嫦娥六號和中國首個火星探測器等重大工程任務目前正組織開展。

中國航天科技集團所屬中國空間技術研究院在會上介紹，該院正組織開展以上重大工程任務的研制，并將發(fā)揮航天工程技術能力優(yōu)勢，支撐國家各級主管部門加快推進無人月球科研站、小行星探測、火星和木星系探測、太陽系邊際探測和行星際探測等一系列后續(xù)重大項目的規(guī)劃及實施。

另外，我國還計劃進行小行星探測，在2030年前后開展木星系探測和行星系探測。

新京報記者 倪偉 編輯 陳思

校對?范錦春