中国首次火星探测任务有哪些看点？

 

▲长征五号遥四运载火箭将实施我国首次火星探测任务（资料图）

近期，火星发射进入“窗口期”，全球迎来“探火季”。继20日阿联酋“希望号”探测器顺利升空后，我国首次火星探测任务“天问一号”也将于7月下旬到8月上旬择机实施，开启属于中国人自己的行星探测时代。

中国为何要探测火星？难点在哪里？将执行哪些任务？新华社记者采访了业内有关专家。

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现阶段火星环境不适合人类生存

火星曾被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。

6月16日，据外媒报道，近期一张关于火星表面的照片突然出现在网上，并有人称在照片上发现了一块人骨，有人以此宣称火星曾有生命出现。

在此之前，美国俄亥俄州的一位科学家声称，他找到了可以证明火星上存在“昆虫或爬行类”生命的照片证据。但其他研究人员认为，和以往的那些所谓“发现”一样，这些根本就不是什么生命。

“生命需要一个很复杂的系统才能生存，以地球为样本，少不了宜居的环境、液态水、大气、磁场、能源等。”中国科学院紫金山天文台研究员季江徽告诉记者，火星与地球一样，都处于太阳系的宜居带内(金星到火星之间)，也就是说距离太阳不远不近的位置。

从比较行星学来看，火星与地球相比，某些地方是十分类似的。“但是，火星环境也有其严酷的一面，不利于人类生存。”季江徽说，一是火星大气稀薄，密度只有地球的大约1%，大气稀薄带来的后果是很难形成温室效应，导致火星温度低，地表平均温度为零下55℃，而且大气中水分子逃逸到外太空，从而使火星越来越干燥。

此外，寻找人类生存所需的氧气和液态水也是重大挑战。季江徽告诉记者，火星大气主要成分为二氧化碳(95.3%)，氧气含量极低，约为0.15%；而地表类似于荒漠，2019年10月，美国“好奇”号火星车发现火星曾存在盐水湖，但是目前还未发现稳定的液态水。通过“火星快车”号遥感探测表明，火星地表之下存在着液态湖泊。

“我们不能否认火星没有生命，也不能回答火星过去有没有生命，更不能回答地球的生命是否来自于火星，但是从目前的科学研究来看，现阶段火星是不适合人类生存的。”季江徽说道。

（据新华社、科技日报）

1.为何要“去火星”？

火星是离地球较近且环境最相似的星球，一直是人类走出地月系统开展深空探测的首选目标。以往的探测发现了存在水的证据，火星上是否存在孕育生命的条件？火星是地球的过去还是地球的未来？这些成为火星研究的重大科学问题。研究火星对认识地球演变具有非常重要的比较意义。

“为了人类社会的可持续发展，火星可否改造成为适宜人类居住的绿色星球？……只有这些重大科学问题被一一解答，我们才能清晰地思考地球和人类自身的未来。”中国科学院院士欧阳自远曾这样评价火星探测的意义。

基于现有航天能力，“奔火”飞行7个月左右即可到达，相比更远的行星和卫星，任务周期较合适；火星与地球有最接近的环境，使得机器人或人类进驻火星成为可能。

4.为何要用长征五号运载火箭发射？

17日，长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区，计划于7月下旬到8月上旬择机实施我国首次火星探测任务。

长征五号运载火箭外形巨大，总长约57米，箭体直径达到5米，而此前我国现役火箭箭体直径最大的只有3.35米，由于其显著粗壮的外形，被亲切成为“胖五”。

“我国即将实施的首次火星探测任务，计划通过一次发射完成火星环绕、着陆和巡视三项任务，起点很高，同时也具有很大挑战性。”航天科普专家钱航介绍，发射深空探测器，需要运载火箭提供足够的发射能量，使探测器获得足够大的初始速度。在分离速度确定的条件下，重量越大的探测器，所需要的发射能量也越大。在长征五号火箭出现之前，当时运载能力最强的长征三号乙运载火箭，大约可以将两吨左右的探测器送入地火转移轨道，而长征五号运载火箭的地火转移轨道发射能力，超过了5吨。所以说“探火”任务，只有“胖五”能够胜任。

2.将执行哪些任务？

国家航天局公布的信息显示，我国首次火星探测任务的探测器由着陆巡视器（进入舱和火星车）与环绕器组成。据悉，此次探测目的是一次实现“绕、着、巡”三步走，即对整个火星进行全球观测、成功着陆火星，以及火星车进行巡视勘测。

火星环绕器携带7台仪器，火星车携带6台仪器，此次任务的科学目标是实现对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等进行科学探测，进而有利于建立起对火星全面而基础的认识。

5.“探火”缘何会“扎堆”？

航天科普专家钱航介绍，考虑到风险、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路线为1925年提出的“霍曼轨道”。由于该轨道每26个月才能出现一次，且最近“霍曼轨道”形成时间为2020年夏，所以近期各国火星探测计划均集中在该时间段。

1996年以来，几乎每个发射窗口都有火星探测器发射。2020年，中国、美国、阿联酋等国家均已明确于今年执行火星探测任务。三个国家将在火星地表采样、区域巡视性探测、热大气层测量等方面执行探测任务，进而为生命起源及演变、探索人类新家园等方面的研究提供重要支撑。

3.“探火”到底难在哪？

相比月球探测，火星探测任务的难度更大。由于火星相对地球距离较为遥远，对发射、轨道、控制、通信和电源等技术都提出了很高的要求。目前，人类已对火星实施了44次探测任务，其中仅成功了24次。

不论是长达七个月的地火飞行，还是进入火星轨道的“刹车变轨”，以及最远距离达4亿公里的超远距离通信……地球通往火星的探测之旅可谓前路漫漫、风险多多。

不少航天专家指出，特别是着陆器着陆到火星表面的短短几分钟时间，可谓“惊心动魄”，必须迎接一系列高难度动作和挑战。

与月球着陆的情况不同，火星软着陆动力下降过程时间很短，而地面测控时延十几分钟，因此要求控制系统具有更高自主性和实时性。

6.“移民”火星有可能吗？

地球上的一天不到24小时，而火星是24小时多，两者有几乎相同的昼夜长短；公转的轨道面和赤道面的夹角也非常相近，因此二者有几乎相同的季节变化。这些相似性都表明，火星是适宜人类居住改造的最好候选行星。

欧阳自远认为，通过技术手段提高火星表面温度、增加火星大气浓度等，可以进一步建立火星表面生态环境。

虽然将火星改造成为一个适宜人类生存与发展的绿色星球的远景是美好的，但具体实施起来十分不易，工程之浩大、成本之巨、技术难度之高、科学实施步骤之复杂是可想而知的，可能需要人类通过几个世纪艰苦卓绝的努力才能实现。