再談「天問一號」

上月提過「天問一號」奔向火星的消息，預告將於今年7月啟程，屆時中國將通過一次發射任務，實現對火星的「環繞、着陸、巡視」三個目標，聚焦火星地質大氣，開展綜合性探測，並對火星表面重點地區精細巡視勘查。國產火星車可工作三個火星月（相當於地球上92天），還將配置探測雷達對火星地下一定深度進行探測，可望為人類探索火星內部結構開拓一片新天地。
據航天科技集團介紹，中國首次火星探測將一次實現「環繞、着陸、巡視」三個目標，是其他國家第一次實施火星探測從來沒有過的，面臨挑戰也是前所未有。

13載荷展  五大科研

據介紹，中國首次火星探測任務設定五大科學目標，主要涉及空間環境、形貌特徵、表層結構等研究。為此，火星探測器搭載13種有效載荷，其中環繞器上7種、着陸器上6種。屆時，着陸器上攜帶的6種載荷可對民眾關注的科學問題開展探測。
全國政協委員、中國科學院院士、中國航天科技集團有限公司科技委主任包為民表示，火星車還攜帶大氣環境測試儀，可獲取火星溫度、風力等信息，民眾將可直觀了解火星和地球環境異同。
包為民受訪時表示，火星探測難點眾多。從1961年至今，人類已實施火星探測活動達45次，但成功率不到50%。大約每隔26個月，地球與火星會運行至最近位置，此時發射探測器將節省大量燃料，2020年即是火星探測活動「窗口期」。今年除了中國火星探測器外，還有美國「毅力號」火星車和阿聯酋「希望」火星探測器計劃發射。原定今年發射的歐洲與俄羅斯合作的ExoMars火星漫遊車已經宣布推遲到2022年發射。
包為民表示，中國火星探測器分為環繞器與着陸器兩部分，預計在今年7月由長征五號遙四火箭發射升空。火箭將探測器發射至地火轉移軌道，隨後在地面測控系統支持下進入環火橢圓軌道，運行到選定進入窗口，探測器將進行降軌控制，釋放着陸巡視器組合體。組合體成功軟着陸後，火星車將與着陸平台分離，開展區域巡視探測和相關工程實踐活動。環繞器將為火星車提供中繼通信鏈路，並開展環繞科學探測。
包為民透露，為規避火星極端天氣影響，中國火星車將設自主休眠和自主喚醒功能，可工作3個火星月，相當於地球上的92天。由於遠距離數據傳輸的大時延，這要求火星車必須具有很高的自主能力。同時，火星光照強度小，加上火星大氣對陽光的削減作用，火星車能源供給也比月球車更為困難。這些因素都使得首次火星探測任務更具難度和複雜性。值得關注的是，火星車將配置探測雷達，對火星地下一定深度進行探測。
此外，在月球、火星探測任務開展同時，中國還將在2030年前後計劃實施火星採樣返回、小行星探測、木星系等探測，開展關鍵技術研究，推動深空探測工程實施。

為什麼選擇探索火星？

1.      它足夠大

•火星直徑大約是地球一半，足以支撐其進行早期內部加熱和分化過程，進而形成類地行星。

2.      它足夠小

•這導致其地質活動遠沒有地球、金星活躍，因而能在40多億年後仍保留演化印跡。雖然也可以選擇水星，但以現今科技水平無法登陸。

3.      揭類地行星演化

•火星地殼厚度和分層、地幔密度和層理、地核大小和密度等信息，蘊含着太陽系中類地行星形成過程最深入、最準確的記錄。

首次火星探測五大亮點

1.      一次性完成「繞落巡」

通過一次發射任務，實現對火星「環繞、着陸、巡視」三個目標，開展火星全球性和綜合性探測，並對火星表面重點地區精細巡視勘查。

2.      「恐怖7分鐘」是最大難點

再入、下降與着陸過程中，要在7分鐘內將探測器時速從2萬千米降到零。需融合降落傘、發動機、多級減速和着陸反衝等多項技術。

3.      可工作3個火星月

為規避極端天氣，中國火星車將設置自主休眠和自主喚醒功能，可工作3個火星月，相當於地球上的92天。

4.      13種載荷完成5大科學目標

設定五大科學目標，主要涉及空間環境、形貌特徵、表層結構等研究。火星探測器搭載13種有效載荷，其中環繞器上7種、着陸器上6種。

5.      三國探測器「同台競技」

2020年是火星探測活動的「窗口期」。今年除中國「天問一號」外，還有美國「毅力號」火星車和阿聯酋「希望」火星探測器飛向火星。