毛新愿

2021年6月11日，國(guó)家航天局在北京舉行天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器著陸火星首批科學(xué)影像圖揭幕儀式，公布了由祝融號(hào)火星車(chē)拍攝的著陸點(diǎn)全景、火星地形地貌、“中國(guó)印跡”和“著巡合影”等影像圖，這標(biāo)志著我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)取得圓滿成功。

自從二十世紀(jì)五十年代人類(lèi)開(kāi)啟航天時(shí)代以來(lái)，我們對(duì)世界的認(rèn)知不斷地發(fā)生著變化。無(wú)論是地球上的天氣預(yù)報(bào)、通信服務(wù)、導(dǎo)航定位等與生活息息相關(guān)的科技，還是離開(kāi)地球后的載人航天、月球登陸、深空探測(cè)等與星辰大海夢(mèng)想相關(guān)的探索，航天技術(shù)正在逐漸改寫(xiě)人類(lèi)的歷史進(jìn)程，航天科技無(wú)愧為人類(lèi)進(jìn)入文明社會(huì)以來(lái)的最高成就之一。

中國(guó)航天作為后起之秀，經(jīng)過(guò)幾十年的厲兵秣馬，在進(jìn)入二十一世紀(jì)后開(kāi)始一鳴驚人，展現(xiàn)出讓世界不可小覷的力量，最重要的標(biāo)志就是嫦娥探月、天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)等科學(xué)類(lèi)深空探測(cè)任務(wù)的突飛猛進(jìn)，所有相關(guān)探測(cè)任務(wù)全部成功。從月球到火星，每一步都是巨大的跨越。

2007年10月，嫦娥一號(hào)掀開(kāi)嫦娥探月工程大幕;2010年10月，嫦娥二號(hào)發(fā)射，進(jìn)一步對(duì)月球全面研究，飛到了距離地球150萬(wàn)千米的日地拉格朗日二點(diǎn)，再近距離飛掠圖塔蒂斯小行星;2013年12月，嫦娥三號(hào)和玉兔一號(hào)著陸月球，代表人類(lèi)時(shí)隔37年再次訪問(wèn)月球表面;2018年5月到2019年1月，借助鵲橋號(hào)通信中繼衛(wèi)星，嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)實(shí)現(xiàn)人類(lèi)探測(cè)器首次在月球背面軟著陸，并一直工作至今;2020年11月到12月，由軌道器、返回器、著陸器和上升器四大部分構(gòu)成的嫦娥五號(hào)，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜操作，成功將1731克月球樣本土壤帶回地球，這是人類(lèi)時(shí)隔44年再次帶回月球樣本！

中國(guó)的“天問(wèn)”系列行星探測(cè)計(jì)劃，則是中國(guó)航天人解答兩千多年前屈原在長(zhǎng)詩(shī)《天問(wèn)》中發(fā)出的 “九天之際，安放安屬？”和“日月安屬，列星安陳？”兩個(gè)曠世之問(wèn)的實(shí)際行動(dòng)，第一站就是火星?；阪隙鹛皆鹿こ痰姆e累，天問(wèn)一號(hào)在一次任務(wù)中同時(shí)挑戰(zhàn)“環(huán)繞”“著陸”“巡視”三大工程目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火星從天到地的立體觀測(cè)。目前，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器在火星上空忙碌運(yùn)行，祝融號(hào)火星車(chē)已經(jīng)在火星表面開(kāi)始正常工作，科學(xué)研究數(shù)據(jù)正在陸續(xù)傳回。地球到火星雖有5500萬(wàn)到4億千米遠(yuǎn)，但是被天問(wèn)一號(hào)變成了“地火零距離”！

在地外天體探測(cè)方面，人類(lèi)主要有四大類(lèi)任務(wù)：驚鴻一瞥的“飛掠”，登高望遠(yuǎn)的“環(huán)繞”，觀天測(cè)地的“著陸”和自由移動(dòng)的“巡視”。其中“飛掠”類(lèi)任務(wù)不會(huì)入軌環(huán)繞，是兼職任務(wù)或早期技術(shù)不成功時(shí)的無(wú)奈之舉;“環(huán)繞”類(lèi)任務(wù)能從整體上長(zhǎng)期觀測(cè)天體，但畢竟飛在高空無(wú)法“近距離接觸”;“著陸”類(lèi)任務(wù)往往只能定點(diǎn)，無(wú)法移動(dòng)，限制了進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)研究。

而“巡視”類(lèi)任務(wù)，是人類(lèi)地外天體探測(cè)的最高成就所在。一方面，它本身可以自由移動(dòng)，攜帶多種科學(xué)儀器到多地探測(cè)多個(gè)有價(jià)值的研究目標(biāo)，大大豐富了科學(xué)產(chǎn)出價(jià)值;另一方面，它背后的成功，往往需要“環(huán)繞”類(lèi)任務(wù)進(jìn)行前期鋪墊，選擇目標(biāo)著陸區(qū)域、服務(wù)于信號(hào)中繼轉(zhuǎn)發(fā)等，也需要“著陸”類(lèi)任務(wù)積累的技術(shù)完成至關(guān)重要的著陸過(guò)程。因此，任何一個(gè)巡視器的成功運(yùn)轉(zhuǎn)，背后都是一整套工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的成熟體系。

嫦娥三號(hào)和玉兔號(hào)的兩器互拍 國(guó)家航天局

玉兔號(hào)和玉兔二號(hào)是月球巡視器，是嫦娥探月工程的“精華”，它們分別位于月球的正面和背面。月球被地球潮汐鎖定，自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間與圍繞地球公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相同，約為28天，這也導(dǎo)致了月球上白天和黑夜的時(shí)間比較漫長(zhǎng)。月球幾乎沒(méi)有大氣，白天和黑夜的溫差巨大，在100攝氏度到零下200攝氏度之間變化。白天，三結(jié)砷化鎵太陽(yáng)能電池板收集能量，讓“玉兔”們?nèi)ぷ鳎谠虑颉罢纭睍r(shí)停下休息;夜晚時(shí)，“玉兔”們則需要進(jìn)入休眠狀態(tài)等待喚醒，熬過(guò)漫漫長(zhǎng)夜，還需要使用放射性同位素钚-238“核電池”釋放的熱量進(jìn)行保溫并嘗試發(fā)電。

玉兔二號(hào)還是個(gè)國(guó)際化的“小兔子”。在嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)的幾個(gè)核心設(shè)備中，低射頻電探測(cè)儀是與荷蘭合作的，月表中子與輻射劑量探測(cè)儀是與德國(guó)合作的，中性原子探測(cè)儀是與瑞典合作的。直到2021年6月，玉兔二號(hào)依然在月球背面正常工作，作為唯一觸碰過(guò)月球背面的巡視器，它為人類(lèi)帶來(lái)了大量有關(guān)月球的科研課題和科學(xué)產(chǎn)出。

在“玉兔”們的基礎(chǔ)上，祝融號(hào)更是中國(guó)巡視器技術(shù)極致的體現(xiàn)。火星的環(huán)境比月球的還要嚴(yán)苛，它距離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，太陽(yáng)能密度只有地月系附近的40%左右;火星上地形地貌也更加復(fù)雜，會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)造成較大的威脅;火星上還會(huì)時(shí)常發(fā)生全球性的沙塵暴，不僅影響太陽(yáng)能的獲取，還可能對(duì)科研儀器造成較大威脅。

祝融號(hào)的外觀結(jié)構(gòu) 人民畫(huà)報(bào)

為此，祝融號(hào)進(jìn)行了全方面升級(jí)。它使用4片巨大的蝴蝶形太陽(yáng)能電池陣列確保太陽(yáng)能收集效率，電池陣列使用了防塵涂層技術(shù)，應(yīng)對(duì)火星“極端天氣”。在夜晚時(shí)，納米級(jí)氣凝膠和正十一烷集熱窗等溫控技術(shù)為科研儀器保駕護(hù)航。它的機(jī)身使用可升降主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)，6個(gè)輪子均獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，可自由轉(zhuǎn)向，多輪懸空時(shí)依然可以自由移動(dòng)。通過(guò)“蠕動(dòng)”“蟹行”和“踮腳”等復(fù)雜機(jī)械操作，這輛“火星六驅(qū)越野車(chē)”也可以在惡劣地形上縱橫馳騁。

作為我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)的焦點(diǎn)，祝融號(hào)也攜帶了6臺(tái)科學(xué)儀器。導(dǎo)航地形相機(jī)，可拍攝火星高清廣角大圖，這是廣大航天愛(ài)好者最期待的“美圖”來(lái)源;多光譜相機(jī)，可獲得巖石土壤光譜數(shù)據(jù)，助力全球科學(xué)家研究火星演化過(guò)程;表面成分探測(cè)儀，實(shí)實(shí)在在的“黑科技”，激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀能在數(shù)米外用激光將巖石燒蝕成等離子體，然后利用短波紅外光譜顯微成像儀遠(yuǎn)程分析;此外，還有次表層探測(cè)雷達(dá)“刺穿”地面，探測(cè)火星土壤和淺層地下的結(jié)構(gòu);表面磁場(chǎng)探測(cè)儀，探索火星支離破碎的偶極磁場(chǎng)的秘密;氣象測(cè)量?jī)x，則能了解火星表面的“風(fēng)云變幻”。

隨著中國(guó)航天不斷取得各種突破性成就，民眾的熱情正在快速提升，中國(guó)航天人也通過(guò)創(chuàng)意設(shè)計(jì)將更多的中國(guó)文化元素融入航天任務(wù)中，不斷為大家奉上一場(chǎng)場(chǎng)文化盛宴，讓民眾分享中國(guó)航天帶來(lái)的成就感。

從命名方面，“鵲橋”“嫦娥”“玉兔”“天問(wèn)”“祝融”等都選擇了中國(guó)幾千年歷史傳說(shuō)中關(guān)于宇宙、月球和太空想象出來(lái)的浪漫名字。例如祝融號(hào)的命名，經(jīng)過(guò)了全球征名、專家評(píng)審、網(wǎng)絡(luò)投票等層層遴選，最終選擇了這個(gè)中國(guó)“火神”去觸碰火星。這不僅是中國(guó)文化長(zhǎng)時(shí)間沉淀的結(jié)果，也是新時(shí)代中國(guó)人文化自信的見(jiàn)證。這種例子在中國(guó)航天比比皆是，“天宮”“神舟”“天舟”“墨子”“悟空”“慧眼”“張衡”“風(fēng)云”“北斗”，這些都成為中國(guó)航天器的名字，浪漫無(wú)比。

祝融號(hào)火星車(chē)上的“火”、車(chē)轍上的“中”和著陸平臺(tái)上的冬奧會(huì)吉祥物圖片 國(guó)家航天局

在具體工程實(shí)踐中，在滿足工程應(yīng)用需求后，航天人也通過(guò)精妙的設(shè)計(jì)滿足民眾的熱情。例如2021年6月11日，國(guó)家航天局正式公布了祝融號(hào)著陸火星后與著陸平臺(tái)的高清合影大圖，這種合影方式也開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)地外天體著陸任務(wù)的先河，完成這個(gè)創(chuàng)意動(dòng)作的是獨(dú)立的分離相機(jī)：祝融號(hào)先把它放到約10米遠(yuǎn)后，再返回著陸平臺(tái)附近，一起對(duì)著自拍相機(jī)完成合影，這個(gè)創(chuàng)意讓人眼前一亮。

此外，祝融號(hào)的輪子上也刻了“中”字，它的每一圈運(yùn)動(dòng)，都會(huì)在火星上印下中國(guó)的痕跡。在它的“眉頭正中心”位置，是一個(gè)“火”字，來(lái)自南宋官印“桓術(shù)火倉(cāng)之印”。在著陸平臺(tái)的國(guó)旗旁邊，還帶有北京冬奧會(huì)吉祥物“冰墩墩”和北京冬殘奧會(huì)吉祥物“雪容融”的圖像。每一點(diǎn)設(shè)計(jì)，都是一種獨(dú)特的浪漫！

在社交平臺(tái)上，“玉兔”和“祝融”也體現(xiàn)了中國(guó)航天科普的巨大進(jìn)步。讓它們吸粉無(wú)數(shù)的原因，不僅在于它們是各種官方信息的推介平臺(tái)，讓大眾第一時(shí)間獲取最新消息，還在于它們有時(shí)幽默風(fēng)趣、有時(shí)可愛(ài)“呆萌”的語(yǔ)言帶來(lái)的親近感。從“玉兔”到“祝融”，擬人化的科普互動(dòng)瞬間拉近了與普通大眾、特別是年輕用戶的距離，讓原本高精尖的天文探索引發(fā)共鳴，也為科普“出圈”拓展了用戶基礎(chǔ)，打開(kāi)了想象空間。對(duì)所有網(wǎng)友來(lái)說(shuō)，“玉兔”“祝融”等探測(cè)器的每一條微博，都是國(guó)家太空探索事業(yè)取得突破的珍貴記載，值得共同見(jiàn)證！