中國火星探測器及火星車外形亮相 2020年下半年升空

中國首次火星探測任務已正式立項並按計劃實施，昨 (23) 日公佈首個火星探測器以及火星車外形設計構型。據了解，中國將在 2020 年下半年發射火星探測器，預計在 2021 年「七一」之前抵達火星，着陸在靠近火星赤道的北緯低緯度地區。中國將一步實現對火星的「繞飛、着陸、巡迴」探測，這也是世界首次進行類似探測。

香港《文匯報》報導，距離地球最遠達 4 億公里的火星，是太陽系中與地球自然環境最為相似的行星，成為人類開展星際探索的首選目標。中國航天界呼籲多年的火星探測工程，終在今年 1 月 11 日正式立項。火星探測器計劃於 2020 年在海南文昌發射場，由長征五號運載火箭將火星探測器直接送入地火轉移軌道。

與其他國家以往的探火任務不同，中國將一次性實現「繞、落、巡」三項目標。中國首次火星探測任務工程副總指揮、探月與航天工程中心主任劉繼忠表示，不僅要實現環繞火星全球遙感探測，還要突破火星進入、下降、着陸、巡視、遠距離測控通信等關鍵技術，使我們真正進入深空，走近火星揭開她神秘的面紗。

據中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋介紹，中國的火星探測器在升空後，將進行長達約 7 個月的巡航飛行到達火星，隨後被火星引力捕獲，成為環繞火星飛行的探測器。經過繞飛一段時間後，着陸巡視器與環繞器分離，經過氣動外形減速、降落傘減速、反推發動機減速，展開着陸腿，緩衝着陸到火星表面。隨後，着陸器將釋放出火星車，開展巡視探測。環繞器在火星軌道上飛行，進行科學探測，並為火星車提供對地數據中繼服務。

「火星環繞探測器可以工作一個火星年也就是兩年時間，火星車則可以工作 3 個火星月，大約 92 天」，中國科學院院士葉培建說。目前，中國火星探測器的着陸地點並未確定，但大致在火星北緯低緯度地區，也就是靠近赤道附近。

張榮橋表示，火星探測工程自 2014 年 9 月已進入方案階段研製，通過 20 個月方案階段論證，已經轉入初樣研製階段。初樣的研製階段，約需持續 2 年多的時間。儘管工程研製難度很大，但推進較順利。

中國首個火星車如何能夠在地表複雜、環境惡劣的火星上實現自主巡迴探測，成為科學家們必須應對的挑戰。中國火星探測器總設計師孫澤洲表示，火星車在火星表面生存，需要面臨能源獲取困難、火星表面溫差大、火星距離地球遙遠等問題，火星表面還有沙塵暴等極端天氣，這都是重大挑戰。人類現有技術設計的火星車都無法完全應對這些困難，只能盡一切可能規避這些風險。

孫澤洲指出，火星車的生存首先要應對 3 個難題。第一，能量獲取問題。衛星、探測器的能量多來自於太陽能。而火星距離太陽較遠，太陽光照較弱，所以在火星上獲能量比較困難，必須想更多辦法來獲取能量。看外形就知道，火星車太陽翼的面積佔得很大，玉兔號月球車只有 2 個太陽翼，而火星車有 4 個。除太陽翼面積加大外，我們還在盡可能提高太陽翼產生能量的效果。

第二，是火星溫差問題。與月球的極冷極熱環境相比，火星表面白天的問題並不是很大，但夜晚溫度很低，達到零下 100 多攝氏度。此外，由於火星白天的陽光並不充足，獲取能量有限，如何在夜晚為火星車保溫，是一個重大挑戰。

第三，火星距離地球非常遠，而且火星車無法攜帶大型天線，也不可能攜帶很大功率的發射器，所以數據傳輸是一大難題。目前，中國的火星探測主要是靠火星探測器的軌道器作為數據中繼，將探測數據傳回地球。

此外，最怕遇到火星的沙塵暴，如果出現這種天氣，火星車通過陽光獲得的能量就更弱，所以必須設計自主休眠和喚醒模式，規避這種情況。

從 1960 年 10 月 10 日前蘇聯發射「火星 1960A」探測器至今，人類共組織實施了 43 次火星探測任務，成功或部分成功 22 次，成功率僅約 5 成。而且，受天體運行規律的約束，每 26 個月地球人才會迎來一次火星探測的有利發射時機，這意味着，從現在起到 2020 年前後僅有 3 次發射機會。

火星距離地球最近也有 5500 萬公里，是地球和月亮間距離的 140 多倍。孫澤洲表示，這樣遠的距離，對於探測器奔向火星時的準確入軌問題，以及對探測器的控制和測控，都是難點。

舉例說明，同樣強度的信號，從火星發射到地球接收，比從月球發過來接收要弱 100 萬倍。不僅是衰減，更致命的問題是信號延遲。張榮橋說，如果從地球發出指令，讓火星上的探測器做一個動作，指令將在 23 分鐘後才能到達，而探測器的執行反饋給地球又需要 23 分鐘。相當於在 40 多分鐘後，火星上的探測器才能接收到地球上的指令。

不僅是工程技術上的難度，火星還有着地球人無法想像的環境。無論是火星上微薄的大氣，還是不時侵襲的沙塵暴，火星上極為多樣的氣候、環境都將給探測帶來未知挑戰。這些未知數，正是科學探索的魅力所在。

好萊塢大片《火星救援》中，中國成為拯救行動中關鍵一環。電影雖拍得令中國人心潮澎湃，但在中美航天合作中的事情卻非如此。葉培建表示，《火星救援》這部電影既有科普又好看，但其中的中國元素只是商業目的，美國仍是航天交流的阻力。

他說，只要跟美國的航天搭上一點關係，中國就不能介入、不能參與。哪怕是歐洲，有些項目都會因為美國的壓力，而不跟中國人合作。至今想要到美國參加一些會議，都是難上加難。

孫澤洲也透露，中國本希望與其他國家在火星探測方面進行數據中繼等方面合作，但也被拒絕。然而，長期被西方國家封鎖的中國航天事業，終走出自主創新之路。他說，目前火星探測工程的基本關鍵技術已被攻克，工程使用的設備、研發團隊、知識產權都是中國人自己的，元器件國產化率也超過 90%。

中國首個火星探測工程名稱和圖標全球徵集活動正式啟動，官方期待通過徵名，促進民眾對火星探測重大意義的理解，並更好地展示火星探測工程的國家形象。