鄭永春，博士，中國科學院國家天文臺研究員，中國科普作家協(xié)會副理事長，青年科學家社會責任聯(lián)盟理事長，“科普中國”形象大使。

一步跨過五十年

一口吃不成大胖子，羅馬也不是一天建成的。如果你了解一下火星探測的發(fā)展歷史，大概會對人類探測火星的艱難歷程有比較深刻的印象。為了探測火星，科學家“謹小慎微”，經(jīng)歷了小心翼翼的試探-失敗-再試探-再失敗的過程。人們先是派探測器飛越火星，利用近距離“照面”的機會，給火星拍幾張照片傳回地球。然后，人們嘗試讓探測器環(huán)繞火星，當飛抵火星附近時，“踩下剎車”進行減速，成為軌道器。此后，人們嘗試讓探測器穿越火星大氣層，降落在火星表面。再后來，人們不滿足于待在原地不動的著陸器，才有了能在火星表面游走巡視的火星車。

在天問一號之前，美國、俄羅斯、歐洲都發(fā)射了各自的火星探測器。2013年，印度成為亞洲第1個發(fā)射火星探測器的國家。作為一個崇尚創(chuàng)新的民族，天問一號絕不是亦步亦趨之物，它要開展一次前所未有的技術挑戰(zhàn)，那就是在同一次任務中，利用軌道器、著陸器、火星車這“三件套”，直接完成“繞、落、巡”3項使命。考慮到天問一號是中國第1個自主研制的火星探測器，這種自我加壓的任務設計，堪稱難度極大的“三級跳”，令世人訝異。你或許會擔心，這樣大的技術跨越難道不會顯得有些莽撞嗎？但我知道，以嚴細慎實著稱的中國航天人不打無準備之仗，他們已經(jīng)對這次任務的各個環(huán)節(jié)都作好了充分的準備。

天問一號雖然已經(jīng)成功發(fā)射，但它的漫漫征途才剛剛開始。之后，天問一號要經(jīng)過長達4億千米的飛行，從地球軌道轉移到火星軌道。接近火星之后，以每秒4-5千米的高速，從距離火星表面400千米的地方掠過。其間，它有大約半小時的時間窗口用來剎車，讓自己減速到可以被火星的引力俘獲，成為火星的人造衛(wèi)星。在這個環(huán)節(jié)，地球和火星之間的距離遙遠，無線電信號以光速傳播也要10多分鐘后才能抵達，所以，天問一號無法指望實時接收來自地球的指令，它只能靠自帶的設備主動判斷自身的位置、速度和姿態(tài)，并給出正確的制動參數(shù)。用于減速的反推發(fā)動機在恰當?shù)臅r刻被點燃，持續(xù)燃燒約15秒后及時熄滅，以實現(xiàn)“繞”的目標。

而要降落在火星表面，天問一號要和“前輩”們一樣，穿越火星大氣層，經(jīng)歷獨自面對的“恐怖7分鐘”。雖然，全世界除了美國之外，還沒有其他國家成功登陸過火星。但是，中國在無大氣層的月球著陸方面，已經(jīng)有了嫦娥三號、嫦娥四號的寶貴經(jīng)驗。而且，天問一號的軌道器將為著陸器提供信號中繼，助它一臂之力。著陸器以穩(wěn)妥為先，綜合采用了多種減速方式，先后利用火星的稀薄大氣摩擦減速、降落傘風阻減速、反推火箭動力減速、彈性著陸腿緩沖，盡最大可能確?！奥洹钡哪繕税踩_成。

天問一號的著陸巡視組合體包括兩個部分，即火星車及其著陸平臺。火星車的名字目前還在征集中，但它的裝備已然相當齊全。既有鑒定礦物成分用的多光譜相機，又有探測火星磁場的磁強計、搜尋地下冰層的測地雷達、收集氣象參數(shù)的氣象探測包等。它擁有4塊太陽能電池板，桅桿上裝有判別周圍地形的全景相機，預計至少能在火星表面工作90天，最大行駛速度約每小時40米。誠然，它的各項技術指標與毅力號相比，還有一定的差距，但只要一切順利，第1次探測火星就打包完成“繞、落、巡”的榮耀已經(jīng)值得載入火星探測史冊。

人類的火星

經(jīng)過60年探測，火星探測成果豐碩?；鹦翘綔y的科學主題從對火星的全球性調查，發(fā)展到登陸某個感興趣的地區(qū)開展詳細調查。又或者針對某個科學問題開展深入調查。比如，鳳凰號登陸北方大平原以探測水冰;洞察號專門監(jiān)測地震，探測火星內部結構;馬文號致力于解開火星大氣消失之謎等。

通過這些任務，基本上可以明確，30多億年前，火星曾經(jīng)有過溫暖濕潤的氣候，有過強大的磁場，有過濃密的大氣層，曾經(jīng)有過適宜生命發(fā)育的環(huán)境，而地球就是在那樣的環(huán)境中產(chǎn)生了最原始的生命。類似的過程是否出現(xiàn)在火星上，是回答我們在宇宙中是否孤獨這一問題的關鍵。

作為太陽系中與地球環(huán)境最相似的行星，圍繞火星是否適宜人類大規(guī)模移民，需要解決哪些科學問題和技術瓶頸，將成為今后火星探測的重要方向。美國探索技術公司等民營航天公司，瞄準火星移民這一遠景目標，已經(jīng)成功研發(fā)了重復利用的火箭和載人飛船。新的科學發(fā)現(xiàn)和技術突破，將使火星移民從不可能變成可能。

目前，天問一號還正在霍曼轉移軌道上飛行。要克服的困難還有很多，風險也一直存在，但這些顯然不可能成為東方巨龍止步的理由。遠古流傳的追問、俯仰萬物的思緒，以及追尋全人類共同幸福與共享價值的渴望，都像不滅的火焰一樣，鼓動著中國人探測行星的雄心。

中美兩國在太空探測領域的合作自2011年中斷以來并未恢復。由于航天技術的敏感性，中國長期被排斥在美國主導的大型航天任務的國際合作伙伴之外，使得中國只能以獨立自主的方式開展載人航天、月球和深空探測任務，但中國仍然以開放的姿態(tài)，與歐洲和俄羅斯等開展了有效的合作。在天問一號發(fā)射成功和毅力號火星車發(fā)射成功之后，中美兩國航天局互致賀電，對對方的成功表示祝賀，并肯定對方在火星探測方面的貢獻，兩國在火星探測方面釋放的善意彌足珍貴。

火星是全人類的火星，也是人類未來的希望。人類從登陸月球到移民火星的過程，不僅耗資巨大，而且需要多元化的人才隊伍和先進技術的集成化，尤其需要國際合作。

期待2035年，人類首次登陸火星任務中，人類的合作精神能夠得到充分展現(xiàn)。