申超波 /文

2020 年7 月23 日中午12 時41 分，隨著海南文昌航天發(fā)射場上長征五號運載火箭的騰空而起，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”正式啟航，從此探測火星的科學大軍中有了中國航天的身影。發(fā)射成功后，國家航天局副局長吳艷華在接受記者采訪時表示，此次發(fā)射成功標志著中國行星探測邁出了堅實的第一步。

50 年前的4 月24 日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號成功發(fā)射，太空奏出《東方紅》樂曲，億萬國人翹首仰望，由此拉開了中國人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福全人類的序幕；50 年后的7 月23 日，“天問一號”載著中國人民的“探火情”正式啟航，向著星際未知、宇宙本源，不懈求索、勇敢逐夢，中國人探索太空的腳步邁向更高、更遠。

從“嫦娥”到“天問”中國航天向遠深空挺進

在“嫦娥一號”任務(wù)取得圓滿成功后，中國航天在有條不紊地推進月球探測的同時，開始把目光投向更為深遠的深空探測。2010 年8 月，孫家棟、葉培建等8 位院士聯(lián)名向國家建議：開展月球以遠深空探測的綜合論證。國家航天局審時度勢，著手組織專家組開展規(guī)劃研究和方案論證。

遠深空探測的第一站選擇哪里？現(xiàn)代科學研究發(fā)現(xiàn)，在太陽系的八大行星中，火星與地球最為相似，兩者自轉(zhuǎn)周期相似，一個火星日大約是24 小時39 分鐘，而且火星和地球一樣有四季更迭；火星的質(zhì)量和體積小于地球，它的半徑約為地球的1/2、體積約為地球的1/7；火星內(nèi)部能量更快散失，更早地進入了衰老期，為地球展示了一個完整的演化歷史?？茖W家認為，探測并研究火星對于認識太陽系起源與演化、地外生命信息探尋、比較行星學等深空探測重大科學問題的研究，有著不可替代的作用。

火星一直以來都是人類深空探測的熱點。60 年前，人類就開啟了對火星的探險之旅。截止到2020 年7 月，人類共實施了45 次火星探測任務(wù)，火星的神秘面紗逐漸被掀開?！爸袊部释尤氲教綔y隊伍中來。探測和研究火星，最終目的是為地球和人類社會的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)?！焙教炜萍技瘓F五院火星探測器總設(shè)計師孫澤洲說。

火星探測，由此成為中國深空探測新的起點。2014 年9 月，國家航天局探月與航天工程中心召開首次火星探測任務(wù)先期啟動會，明確了要圍繞探測器這條主線，啟動先期研制工作。在對實施方案經(jīng)過三輪迭代和深化后，中國首次火星探測任務(wù)于2016 年1 月批準立項，把目標定為：在國際上首次通過一次發(fā)射任務(wù)，實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸、巡視探測任務(wù)，成為世界上第二個獨立掌握火星著陸巡視探測技術(shù)的國家。2020 年4 月24 日，在中國航天日線上啟動儀式上，國家航天局正式公布：中國行星探測工程被命名為“天問系列”，首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號”。

四年磨一劍，中國航天永不止步

中國航天為“嫦娥工程”付出了10 余年、4 個型號任務(wù)的不懈努力，才得以成功跨越了38 萬公里的距離登陸月背。而與之相比，“天問一號”只用了探月任務(wù)四分之一的準備時間，卻要在一次任務(wù)內(nèi)穿越至少100 多倍于地月的距離，達成“繞、著、巡”三大目標，完成跨越式突破?！爸袊鹦翘綔y沒有重復其他國家的老路”，今年兩會期間，全國政協(xié)委員、航天科技集團五院黨委書記趙小津表示，一次發(fā)射實現(xiàn)三大目標，這是其他國家火星探測任務(wù)從沒有過的，面臨的挑戰(zhàn)也前所未有。

面對任務(wù)起點高、關(guān)鍵技術(shù)多、驗證任務(wù)重、研制周期緊等多重難關(guān)，火星探測器研制團隊艱辛鏖戰(zhàn)1600 多個日夜。在不到4 年的時間里，火星探測器完成研制驗證、出廠，創(chuàng)造了中國航天同類型號的研制記錄。探測器的參研單位多達600 余家，多線并行，多地并進；各階段總裝、測試及大型試驗涉及大量的協(xié)調(diào)管理和資源保障工作；光軟件規(guī)模就高達155 萬行代碼……面對異常艱辛的攻堅之路，孫澤洲帶領(lǐng)研制團隊頂住壓力，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)，完成了各項大型研制試驗。在發(fā)射場階段，他們又克服疫情影響，舍小家為國家，數(shù)月奮戰(zhàn)在發(fā)射場，很多隊員來不及照顧自己年邁的父母和年幼的子女，一心撲在了火星探測的工作上。

發(fā)射深空探測器，需要火箭提供足夠的發(fā)射能量，獲得足夠大的初始速度，大推力運載火箭必不可少。此次成功將重量接近5 噸的“天問一號”探測器成功送入預定軌道的長征五號系列運載火箭，是第五次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，也是首次成功執(zhí)行應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)。此次發(fā)射也創(chuàng)造了長征五號運載火箭的多項紀錄?！鞍l(fā)射‘天問一號’探測器，是長征五號火箭第一次達到并超過第二宇宙速度（11.2 千米/秒），飛出了我國運載火箭的最快速度?！焙教炜萍技瘓F一院長征五號火箭總設(shè)計師李東說。

人們不會忘記，在長征五號遙二火箭發(fā)射失利后，中國航天人蟄伏908 個日夜，鳳凰涅槃，終于在2019年12 月27 日迎來了長征五號遙三火箭的成功復飛。緊接著，今年5 月5 日長征五號B 遙一火箭成功發(fā)射，標志著長征五號火箭關(guān)鍵技術(shù)瓶頸已經(jīng)完全攻克，火箭各系統(tǒng)的正確性、協(xié)調(diào)性得到了充分驗證，火箭可靠性水平進一步提升，為發(fā)射“天問一號”探測器做好了充足的準備?！按舜螆?zhí)行應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)，意味著長征五號火箭正式開始‘服役’。”航天科技集團一院長征五號火箭總指揮王玨說。

發(fā)射成功只是任務(wù)第一步

地球與火星之間最近5500 萬公里、最遠4 億公里的距離，決定了“探火”之旅并不輕松。盡管人類在月球探測方面積累了一定經(jīng)驗，在火星面前仍是一個不折不扣的“新手”，截至今年6 月底，人類進行的44 次火星探測任務(wù)中，完全成功的探測任務(wù)只有19 次，成功率約43%。即使算部分成功，也僅僅只有23 次，成功率約53%。

火星探測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)非常多，“天問一號”探測器發(fā)射成功只是開啟了奔赴火星的漫漫征途的第一步，“天問一號”探測器將在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個月后，到達火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進入環(huán)火軌道，并擇機開展著陸、巡視等任務(wù)，進行火星科學探測。在這個過程中的每一個環(huán)節(jié)都面臨各種挑戰(zhàn)，給工程設(shè)計帶來很多困難。其中最為關(guān)鍵和核心之處，就是探測器進入火星大氣后氣動外形和降落傘減速的過程。由于地球與火星距離遙遠，整個過程無法由地面實時控制，必須依靠探測器自主完成。這一過程被人們形容為“黑色7 分鐘”，此前就有一些火星探測任務(wù)在這一過程中“折戟”失利。

據(jù)國家航天局最新消息，7 月27 日，北京航天飛行控制中心飛控團隊與中國空間技術(shù)研究院試驗隊密切配合，控制“天問一號”探測器在飛離地球約120萬公里處成功獲取了地月合影照片。8 月2 日7 時0 分，“天問一號”探測器3000N 發(fā)動機工作20 秒鐘，順利完成第一次軌道中途修正，繼續(xù)飛向火星。截止第一次軌道修正前，“天問一號”探測器已在太空飛行約230 個小時，距離地球約300 萬公里，各系統(tǒng)狀態(tài)良好。后續(xù)，“天問一號”探測器還將經(jīng)歷深空機動和數(shù)次中途修正，奔火飛行6 個多月后抵達火星附近，通過制動被火星引力捕獲進入環(huán)火軌道，開展著陸火星的準備和科學探測等工作。

“探火”路上不孤單

北京時間2020 年7 月20 日，阿聯(lián)酋的“希望”號火星探測器在日本種子島太空中心由日本H-2A 運載火箭發(fā)射升空，開啟火星之旅，拉開2020 年國際火星探測大幕。在7 月23 日，我國“天問一號”探測器飛向火星之后8 天，美國東部時間7 月31 日凌晨，美國“毅力”號火星探測器搭乘Atlas V 火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地的41 號發(fā)射場升空，開啟了美國宇航局的“火星2020”任務(wù)。事實上1996 年以來，幾乎每個發(fā)射窗口都有火星探測器發(fā)射，今年更是迎來了多國齊聚火星發(fā)射窗口，開啟深空探測的新高潮。

其實，火星探測作為一項科學探索工程，中國已經(jīng)在“天問一號”任務(wù)實施過程中開展了多項國際合作。其中包括與歐空局、阿根廷在任務(wù)測控方面互相支持，與法國、奧地利等國開展載荷的聯(lián)合定標及數(shù)據(jù)分析等。

“航天技術(shù)可以用到國民經(jīng)濟的各個方面，這些合作對全人類是非常有益的，中國也愿意與其他國家共享航天技術(shù)，促進全球的合作和發(fā)展。因此，在上次的嫦娥四號和此次發(fā)射中，都把與我們合作的國家的標志噴到了航天器火箭上，以此來紀念、記住與中國合作過的這些國家。”首次火星探測任務(wù)工程總指揮、國家航天局局長張克儉在接受記者采訪時說。

據(jù)了解，在國際合作方面，中國國家航天局已經(jīng)與四十多個國家簽署了一百多份合作協(xié)議，也正在認真履行、執(zhí)行和推動這些合作協(xié)議，包括俄羅斯、歐空局及美國等國家。張克儉表示，中國國家航天局愿意與發(fā)達國家、航天大國進行合作，也愿意和一些發(fā)展中國家、航天事業(yè)還不是很強大的國家合作。

正如我國外交部發(fā)言人汪文斌7 月24日在外交部例行記者會上所說：“太平洋足夠大，完全容得下世界各國，宇宙更是廣袤無垠，完全容得下各國共同探索與合作。中方愿同世界各國在相互尊重、開放包容、平等互利的基礎(chǔ)上，開展航天領(lǐng)域的國際合作，為人類探索宇宙的奧秘，和平利用太空，推動構(gòu)建人類命運共同體作出積極貢獻?！?/p>