這就是中國優(yōu)勢 | 科技優(yōu)勢（五）天問落火：中國成第二個登陸火星的國家

【導語】“可上九天攬月，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還?！边@是一種豪情與詩意，也是當今中國正創(chuàng)造的奇跡。中國人對未知的好奇、對探索的渴望、對困境的思考以及對美好未來的期待，推開了一扇扇嶄新世界的大門：空間探測、生物醫(yī)藥、人工智能、量子科學……中國科技創(chuàng)新的步伐從未停止。正如習近平總書記所說，一切偉大成就都是持續(xù)奮斗的結(jié)果，一切偉大事業(yè)都需要在繼往開來中推進。新時代必將是大有可為的時代。

火星是太陽系中除地球之外最適宜人類居住的行星，探索火星是無數(shù)科幻小說的題材，也是無數(shù)航天人的夢想。2021年5月15日，中國首次自主火星探測任務(wù)“天問一號”著陸巡視器攜帶“祝融號”火星車成功降落于火星烏托邦平原南部，實現(xiàn)中國航天從地月系到行星際探測的跨越，中國成為第二個成功著陸火星的國家，也向世界宣告中國在行星探測領(lǐng)域已進入世界先進行列。

2020年7月23日，長征五號遙四號運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空，實施中國首次火星探測任務(wù)——天問一號任務(wù)。（圖源：新華社）

火星上首次留下中國印跡

就像對月球的憧憬一樣，中國航天人對火星的興趣一直都在。中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠曾多次表示，幾百年后，火星或許會被改造為人類的“第二家園”。

然而，想要成功探測火星絕非易事?；鹦翘綔y面臨行星際空間環(huán)境、火星稀薄大氣、火面地形地貌等挑戰(zhàn)，同時受遠距離、長時延的影響，著陸階段存在環(huán)境不確定、著陸程序復雜、地面無法干預等難點。自1960年以來，多個國家先后進行了近50次火星探測項目，殘酷的是，約有三分之二的探測器，尤其是早期發(fā)射的探測器，幾乎都未能成功完成任務(wù)，火星亦因此有了“航天器墳場”之稱：

1996年，俄羅斯“火星96”發(fā)射時發(fā)生爆炸;

1998年，日本“希望號”入軌失敗;

1999年，美國“火星極地著陸者”著陸時墜毀;

2003年，英國“獵兔犬2號”著陸后失蹤……

盡管屢屢遭受挫折，但人類探索火星的腳步從未停止過。中國首次火星探測任務(wù)于2016年正式批復立項，雖然起步相對較晚，但從立項開始就瞄準當前世界先進水平任務(wù)確定任務(wù)目標，再加上完整的航天工業(yè)體系及中國航天人的不懈努力，中國火星探測計劃可謂進展神速。

2020年7月23日，天問一號火星探測器搭乘長征五號遙四號運載火箭從海南文昌航天發(fā)射場升空，經(jīng)歷202天4.75億千米的深空飛行后，于2021年2月10日與火星交會，成功實施捕獲制動進入環(huán)繞火星軌道。對預選著陸區(qū)進行了三個月的詳查后，天問一號探測器于5月15日成功軟著陸于火星烏托邦平原南部。5月22日，“祝融號”火星車駛達火星表面，開始在軌測試和巡視探測，就此開啟了中國深空探測的步伐。截至2022年6月29日，天問一號任務(wù)環(huán)繞器和火星車均完成既定科學探測任務(wù)。

2020年10月1日，天問一號在宇宙深空中的飛行照片首次曝光。（圖源：中國航天科工）

在中國航天發(fā)展史上，天問一號任務(wù)實現(xiàn)了6個首次：首次實現(xiàn)地火轉(zhuǎn)移軌道探測器發(fā)射;首次實現(xiàn)行星際飛行;首次實現(xiàn)地外行星軟著陸;首次實現(xiàn)地外行星表面巡視探測;首次實現(xiàn)4億公里距離的測控通信;首次獲取第一手的火星科學數(shù)據(jù)。

在世界航天史上，天問一號不僅在火星上首次留下中國人的印跡，而且通過一次發(fā)射完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大探測任務(wù)，這在世界航天史上尚屬首次。據(jù)了解，美國“海盜一號”、“海盜二號”探測器也僅僅是通過一次發(fā)射實現(xiàn)了環(huán)繞和著陸兩種探測目標。

對于天問一號的偉大突破，國際社會給予了高度評價。法新社指出，中國在追趕美俄兩大太空強國的道路上又邁進了一大步，路透社則表示，1970年才發(fā)射首顆衛(wèi)星，2003年就實現(xiàn)首次太空飛行，2021年首次登陸火星，中國航天的發(fā)展速度比任何國家都快了很多。

天問一號在火星上有新發(fā)現(xiàn)

天問一號任務(wù)經(jīng)過近兩年的飛行和探測，火星車和環(huán)繞器配置的13臺科學載荷共獲得約1040GB的原始科學數(shù)據(jù)，中國科學家們通過研究分析，陸續(xù)發(fā)表了新的科學發(fā)現(xiàn)和科研成果。

天問一號著陸火星首批科學影像圖公布，由祝融號火星車拍攝的“著巡合影”圖。（圖源：國家航天局）

發(fā)現(xiàn)火星近期水活動跡象

中科院國家空間科學中心劉洋團隊基于祝融號火星車獲取的短波紅外光譜和導航與地形相機數(shù)據(jù)，在著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)了巖化的板狀硬殼層，透過分析光譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，這些類似沉積巖的板狀硬殼層富含含水硫酸鹽等礦物。

研究團隊推斷，這些富含硫酸鹽的硬殼層可能是由地下水涌溢或毛細作用蒸發(fā)結(jié)晶出的鹽類礦物膠結(jié)了火星土壤后經(jīng)巖化作用形成，這也標志著祝融號實現(xiàn)了國際上首次利用巡視器上的短波紅外光譜儀在火星原位探測到含水礦物。

已有研究認為，火星在亞馬遜紀時期氣候寒冷干燥，液態(tài)水活動的范圍和程度極其有限。祝融號在地質(zhì)年代較為年輕的著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)水活動的跡象顯示，亞馬遜紀時期的火星水圈可能比以往認為的更加活躍，也就是說，火星在亞馬遜紀時期的水活動可能比以前認為的更活躍。這個發(fā)現(xiàn)對理解火星的氣候環(huán)境演化歷史具有重要意義，并可供未來載人火星探測的原位資源利用。

天問一號近期拍攝的火星影像（圖源：國家航天局）

祝融號著陸點更具火星地貌特征

哈爾濱工業(yè)大學機器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室/機電工程學院教授丁亮及其同事分析了“祝融號”在前60個火星日收集的著陸點區(qū)域測量結(jié)果，其著陸點相較其他火星著陸點具有更強的火星地貌特征，其地表由風或水塑造。初步發(fā)現(xiàn)表明，祝融號將有望對火星北半球低地的表面環(huán)境演化帶來見解。

據(jù)介紹，天問一號探測器和祝融號去年5月在火星北半球的烏托邦平原低洼地區(qū)著陸，該平原直徑3200公里，為火星上最大的平原，其本是一處火山地區(qū)，歷史可追溯到約33.2億至33.6億年前。科學家推測，該平原曾經(jīng)可能存在過大量液態(tài)水體或冰，因火星北半球可能存在“古海洋”，而其位于推測的古海岸線內(nèi)，故剖析其地形地貌、物質(zhì)成分，對探索其地質(zhì)演化歷史、驗證火星“古海洋”假說意義非凡。

2030年或?qū)崿F(xiàn)火星采樣返回

天問一號環(huán)繞器與火星合影（圖源：國家航天局）

根據(jù)中國行星探測工程的整體規(guī)劃，到2030年前后，中國將以火星探測為主線，開展小行星探測、火星取樣返回和木星探測等任務(wù)。

針對未來的深空探測計劃，中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁今年3月表示，中國還會有天問二號、天問三號、天問四號等等陸續(xù)出臺。中國準備在2030年之前實現(xiàn)火星采樣返回，這比月球采樣返回的難度大很多，首先要解決的問題就是要研制更大推力的運載火箭。后續(xù)，中國還準備進行太陽系邊際探測，希望在2049年完成100個天文單位，到達距離地球150億公里的地方。他說，中國的深空探測會長期持續(xù)，“能走多快走多快，能走多遠走多遠”。

此外，中國航天科技集團一院院長王小軍在2021年全球航天探索大會上，透露了中國未來載人火星探測發(fā)展路線設(shè)想，并公布了載人火星探測任務(wù)的出發(fā)時間為2033年、2035年、2037年、2041年、2043年等。在開始載人探測前，中國將進行機器人火星探測，進行火星基地選址考察、原位資源利用系統(tǒng)建設(shè)等。

當然，中國的火星計劃還有諸多關(guān)鍵技術(shù)難題。但就像中國首次火星探測任務(wù)天問一號總設(shè)計師張榮橋所說，“我們對宇宙的認知和了解仍然很膚淺。我們應(yīng)該看到，搖籃之外的世界，無限廣闊。創(chuàng)新永無止境?！?strong>天問一號拉開火星探測的序幕，而中國的深空探測還將眼光放向更遠的星球，讓我們期待下一次璀璨之光！

(資料來源：國家航天局、新華社、央視新聞、人民日報、澎湃新聞、中國航天報)