“天問一號”一一中國印記留在火星

2020年7月23日，在海南文昌航天發(fā)射場，長征五號火箭帶著一顆名叫“天問”的探測器開啟了一段火星之旅。2021年2月，“天問一號”成功抵達(dá)火星，同年5月，“祝融號”火星車成功登陸開始火星表面探測任務(wù)。

此次“天問一號”火星探測器的成功發(fā)射無疑成為中國航天事業(yè)的一個里程碑，正如習(xí)近平總書記贊揚(yáng)的那樣：“'天問一號’探測器著陸火星，邁出了我國星際探測征程的重要一步，實(shí)現(xiàn)了從地月系到行星際的跨越?！?/p>

“天問”由何而來

2020年4月24日，經(jīng)過全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)投票之后，“天問” 一詞從諸多優(yōu)秀作品中脫穎而出，中國行星探測任務(wù)被正式命名為“天問系列”，首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號”，后續(xù)行星任務(wù)依次編號。

“天問”一詞出自中國古代愛國主義詩人屈原所作《楚辭》中的長詩《天問》，表達(dá)了一種對真理追求的堅韌與執(zhí)著，體現(xiàn)了對自然和宇宙空間探索的文化傳承，寓意中國人民在科學(xué)真理探索、創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展漫漫征途上的永無止境。

在2021“中國航天日”開幕啟動儀式上，中國首輛火星車被命名為“祝融號”。祝融在中國傳統(tǒng)文化中被尊為火神，由火星的“火”字有感而發(fā)?；鹕裼没鹫找蟮貛砉饷鳎白Ｈ谔枴眲t點(diǎn)燃了中 國星際探測的火種，照亮了中國人民對浩瀚宇宙不斷探索的前路。

掲開火星的神秘面紗

數(shù)千年前，地球上的人類就開始對火星進(jìn)行觀測。歐洲古稱火星為“馬爾斯”，是古羅馬神話中的“戰(zhàn)神”，古漢語中則稱之為“熒惑”。幾百年前，基于火星運(yùn)動軌跡的資料，開普勒提出行星運(yùn)動規(guī)律, 后來，隨著技術(shù)的發(fā)展，天文望遠(yuǎn)鏡、飛行探測器為人類更詳盡地認(rèn)識火星提供了幫助。

火星作為太陽系八大行星之一，是距離太陽第四近、第二小的行星，同時也是太陽系中四顆類地行星之一。為何大家對“探火”充滿好奇呢？作為距離地球較近的行星之一， 從距離上來看探測火星的難度比其他幾顆行星難度要小很多。雖然火星的個頭比地球小很多，但是其表面的環(huán)境與地球十分相似，火星上有類似于地球的江海湖泊和大氣，人類一度曾認(rèn)為火星上存在生命。同時火星的自轉(zhuǎn)周期是24.6小時，晝夜交替的規(guī)律與地球十分相似。并且火星的日射量少，大氣層薄，相較于其他一些行星，與地球溫度是十分相近的了火星與地球如此多的相似性讓人類覺得火星有可能成為未來殖民的一個目標(biāo)，因此人類迫切地想知道火星上是否存在生命或者火星的環(huán)境經(jīng)過改造是否能滿足人類活動的需求，但只有經(jīng)過不斷探索，技術(shù)不斷發(fā)展，才可以驗(yàn)證被寄予厚望的火星是否可以成為另一個家園。

“天問”任務(wù)艱巨

“天問一號”執(zhí)行中國首次火星探測任務(wù)，其飛行目標(biāo)是：在國際上首次通過一次發(fā)射，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸、巡視探測，使中國成為世界上第二個獨(dú)立掌握火星著陸巡視探測技術(shù)的國家?！疤靻栆惶枴?圍繞“火星是否存在生命跡象”“火星的演化以及與類地行星的比較研究”以及“火星長期改造后建立人類第二個棲息地的前景”三個科學(xué)目標(biāo)展開探測，主要完成探測火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質(zhì)組成、火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征、火星物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等任務(wù)。

“天問一號”探測器上共搭載了13臺科學(xué)儀器，包括7個環(huán)繞器和6個巡視器，來支持相關(guān)任務(wù)的開展。環(huán)繞器主要負(fù)責(zé)火星外圍的環(huán)繞觀測，而巡視器便是火星車“祝融號”，它負(fù)責(zé)火星表面一些區(qū)域的高精度探測。“祝融號”火星車需要在短短的90天時間內(nèi)，借助自身的導(dǎo)航與地形相機(jī)、次表層探測雷達(dá)、磁場探測儀等完成上述指定任務(wù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)、圖片等反饋給地面科研人員。

2021年6月11日，國家航天局舉行了 “天問一號”探測器著陸火星首批科學(xué)影像圖揭幕儀式，發(fā)布了由“祝融號”火星車拍攝的著陸點(diǎn)全景、火星地形地貌、“中國印跡”和“著巡合影”等影像圖。這也標(biāo)志著中國首次“探火”的圓滿成功。

英國《自然》雜志評價稱，中國“天問一號”能一次性完成“繞、落、巡”三大任務(wù)，創(chuàng)造新的歷史紀(jì)錄。

我國借“天問”這個充滿浪漫主義和歷史文化色彩的詞語開啟了中國人民對火星的探索之路，用“祝融”點(diǎn)燃了行星探測的前路。從航天、探月再到如今的“探火”，一顆顆探測器帶著中國人民對科學(xué)真理的不懈追求，帶著中國不斷創(chuàng)新的科技飛向了更深的宇宙。讓我們期待“天問二號”“天問三號”探測器的發(fā)射，也讓我們期待對其他行星探索征程的開啟。

探索火星困難重重

1960年蘇聯(lián)首次嘗試向火星發(fā)射探測器以失敗告終，從那時候開始到現(xiàn)在，人類已經(jīng)發(fā)射了44次火星任務(wù)，其中成功了18次，那么探索火星難在哪里呢？

火星上的陌生環(huán)境是火星探測任務(wù)的最大難點(diǎn)。與月球相比，火星地貌更為復(fù)雜，距離太陽更遠(yuǎn)，夜間溫度低，擁有稀薄的大氣，氣候變化極具不確定性。

遙遠(yuǎn)的距離也是個大問題?；鹦请x地球最近的距離是5500萬千米，最遠(yuǎn)將達(dá)到4億千米。距離最遠(yuǎn)時，以光速傳播單程也需要將近23分鐘。從地球上發(fā)送一個指令過去，探測器要在23分鐘之后才能夠執(zhí)行，而與地面測控站的往返“對話”一次需要40多分鐘。

由于火星車使用太陽能供電，保證能源供應(yīng)是一大困難。火星光照強(qiáng)度小，加上火星大氣對陽光還有削減作用，火星車的能源供給會比月球車更為困難。因此，對火星車太陽能面板設(shè)計、火星車休眠等方面有著更高要求。