這就是中國優勢 | 科技優勢（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。”這是一種豪情與詩意，也是當今中國正創造的奇跡。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、生物醫藥、人工智慧、量子科學……中國科技創新的步伐從未停止。正如習近平總書記所説，一切偉大成就都是持續奮鬥的結果，一切偉大事業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，探索火星是無數科幻小説的題材，也是無數航太人的夢想。2021年5月15日，中國首次自主火星探測任務“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，實現中國航太從地月係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太發射場點火升空，實施中國首次火星探測任務——天問一號任務。（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，中國航太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，幾百年後，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。火星探測面臨行星際空間環境、火星稀薄大氣、火面地形地貌等挑戰，同時受遠距離、長時延的影響，著陸階段存在環境不確定、著陸程式複雜、地面無法干預等難點。自1960年以來，多個國家先後進行了近50次火星探測項目，殘酷的是，約有三分之二的探測器，尤其是早期發射的探測器，幾乎都未能成功完成任務，火星亦因此有了“航太器墳場”之稱：

1996年，俄羅斯“火星96”發射時發生爆炸;

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”著陸後失蹤……

儘管屢屢遭受挫折，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準任務確定任務目標，再加上完整的航太工業體系及中國航太人的不懈努力，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太發射場升空，經歷202天4.75億千米的深空飛行後，于2021年2月10日與火星交會，成功實施捕獲制動進入環繞火星軌道。對預選著陸區進行了三個月的詳查後，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，天問一號任務環繞器和火星車均完成既定科學探測任務。

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：中國航太科工）

在中國航太發展史上，天問一號任務實現了6個首次：首次實現地火轉移軌道探測器發射;首次實現行星際飛行;首次實現地外行星軟著陸;首次實現地外行星表面巡視探測;首次實現4億公里距離的測控通信;首次獲取第一手的火星科學數據。

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

對於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年才發射首顆衛星，2003年就實現首次太空飛行，2021年首次登陸火星，中國航太的發展速度比任何國家都快了很多。

天問一號在火星上有新發現

天問一號任務經過近兩年的飛行和探測，火星車和環繞器配置的13台科學載荷共獲得約1040GB的原始科學數據，中國科學家們通過研究分析，陸續發表了新的科學發現和科研成果。

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

發現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於祝融號火星車獲取的短波紅外光譜和導航與地形相機數據，在著陸區發現了岩化的板狀硬殼層，透過分析光譜數據發現，這些類似沉積岩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結晶出的鹽類礦物膠結了火星土壤後經岩化作用形成，這也標誌著祝融號實現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乾燥，液態水活動的範圍和程度極其有限。祝融號在地質年代較為年輕的著陸區發現水活動的跡象顯示，亞馬遜紀時期的火星水圈可能比以往認為的更加活躍，也就是説，火星在亞馬遜紀時期的水活動可能比以前認為的更活躍。這個發現對理解火星的氣候環境演化歷史具有重要意義，並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：國家航太局）

祝融號著陸點更具火星地貌特徵

哈爾濱工業大學機器人技術與系統國家重點實驗室/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域測量結果，其著陸點相較其他火星著陸點具有更強的火星地貌特徵，其地表由風或水塑造。初步發現表明，祝融號將有望對火星北半球低地的表面環境演化帶來見解。

據介紹，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窪地區著陸，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，歷史可追溯到約33.2億至33.6億年前。科學家推測，該平原曾經可能存在過大量液態水體或冰，因火星北半球可能存在“古海洋”，而其位於推測的古海岸線內，故剖析其地形地貌、物質成分，對探索其地質演化歷史、驗證火星“古海洋”假説意義非凡。

2030年或實現火星採樣返回

天問一號環繞器與火星合影（圖源：國家航太局）

根據中國行星探測工程的整體規劃，到2030年前後，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。

針對未來的深空探測計劃，中國探月工程總設計師吳偉仁今年3月表示，中國還會有天問二號、天問三號、天問四號等等陸續出臺。中國準備在2030年之前實現火星採樣返回，這比月球採樣返回的難度大很多，首先要解決的問題就是要研製更大推力的運載火箭。後續，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。他説，中國的深空探測會長期持續，“能走多快走多快，能走多遠走多遠”。

此外，中國航太科技集團一院院長王小軍在2021年全球航太探索大會上，透露了中國未來載人火星探測發展路線設想，並公佈了載人火星探測任務的出發時間為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、原位資源利用系統建設等。

當然，中國的火星計劃還有諸多關鍵技術難題。但就像中國首次火星探測任務天問一號總設計師張榮橋所説，“我們對宇宙的認知和了解仍然很膚淺。我們應該看到，搖籃之外的世界，無限廣闊。創新永無止境。”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：國家航太局、新華社、央視新聞、人民日報、澎湃新聞、中國航太報)