孟槿

2021年5月15日，“天問一號”火星探測器于火星烏托邦平原成功著陸，火星上首次留下中國的印跡，我國成為世界上首個一次實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視的國家。值此一周年之際，我們有幸邀請到航天科普專家錢航，一起聊聊火星與星辰大海。

錢航在其撰寫的《出發(fā)，去火星》一書中回憶童年時代，他在陽臺上席地而坐，望著月亮聽母親講起“嫦娥奔月”等神話故事，在那個少有課外書的時期，充滿幻想色彩的故事令他倍感神奇與溫暖，這也給他未來走上航天之路埋下了一顆種子。如今，經(jīng)過包括錢航在內(nèi)的幾代航天人的努力，我們得以走進神話，“嫦娥五號”飛向月球、“天問一號”奔赴火星，而由此帶來的奇景勢必也會點燃更多人心中的飛翔之夢。

受訪人：錢????航

中國航天科技集團一院航天科普專家，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心博士。多次參與載人航天發(fā)射任務(wù)，承擔(dān)多項航天專業(yè)課題。錢學(xué)森青少年航天科學(xué)院專家，青少年科技教育專家。參與我國歷次太空授課地面科普工作，探月探火等多次重要發(fā)射任務(wù)中央電視臺直播嘉賓。出版科普圖書《出發(fā)，去火星》等多本著作。

采訪人：為什么選擇火星作為我國行星探測的開端？

錢???航：目前來看，太陽系八顆行星中火星既與地球鄰近，很多特征也與地球較為相似。根據(jù)之前的研究，火星上發(fā)現(xiàn)了河床，表明以前可能有水甚至是大江大湖存在。我們都知道水是生命誕生的基本條件，那么這些水現(xiàn)在去哪兒了？探索這過程中發(fā)生了什么，對人類或地球的未來也會有所啟發(fā)。

除此之外，從技術(shù)層面考慮，去火星更容易實現(xiàn)，不過這個“容易”是相對的。正如剛才所說，火星相較其他行星離地球更近，盡管如此，“天問一號”2020年7月23日發(fā)射，到2021年2月10日成功被火星捕捉進入環(huán)火軌道，也要經(jīng)歷七個月漫長的奔火之旅。人類從1960年開始火星探測，迄今六十余年，截至目前共四十六次探測項目，成功率總體上卻只有五成。在此之前我們研究和探索了月球，它是地球衛(wèi)星，而行星探索是緊接著必須要邁出的一步。種種原因令火星成了走出地月系統(tǒng)開展深空探測的首選目標(biāo)。

采訪人：要實現(xiàn)火星探索，具體的難點在哪里？

錢????航：就“天問一號”而言，任務(wù)本身難度就是極大的，想要通過一次任務(wù)實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視，這是世界各個國家從未有過的嘗試。

除了上文提到的距離遙遠外，地球、火星、探測器之間一直是相對運動，地表測控通信難以全空間覆蓋也是難點。在環(huán)火探測中，還會遇到兩次日凌，此時火星、地球會運行到太陽的兩側(cè)，位置將與探測器呈現(xiàn)為一條直線，太陽巨大的身軀會擋在火星與地球中間，影響通信往來，通信中斷最長可達到三十天，測控信號傳輸時延大，最短超過三分鐘，最長則達二十幾分鐘。特別是執(zhí)行近火捕獲、兩器分離等決定任務(wù)成敗且只有一次機會的軌道控制時，探測器距離地球約三億千米，信號時延十五分鐘以上，由地面進行實時測控干預(yù)的條件已不存在，探測器必須自主執(zhí)行預(yù)先注入的指令，并自行判斷指令執(zhí)行的效果，一旦發(fā)現(xiàn)問題，必須在極短時間內(nèi)根據(jù)自測量信息進行自診斷，并完成故障的自恢復(fù)。為了應(yīng)對這種不確定性，探測器也擁有在軌自主運行大于六十天的能力。

并非著陸后就萬事大吉，現(xiàn)在的火星舉目望去是一片荒涼，長期風(fēng)化加上缺乏溫室效應(yīng)，導(dǎo)致其不同區(qū)域間氣壓差很大，星球表面經(jīng)常出現(xiàn)沙塵暴，惡劣的環(huán)境亦會給探測工作帶來更多挑戰(zhàn)。

采訪人：?2020年，中國、美國、阿聯(lián)酋幾乎同步發(fā)射火星探測器，很多人說這是新一輪的太空競賽，對此您怎么看？

錢???航：這是由于每二十六個月才有一次的“火星發(fā)射窗口”造成的現(xiàn)象。因為兩顆星球距離遙遠，從時間、難度、節(jié)省燃料等方面綜合考慮，必須要找到最佳發(fā)射時機——地球與火星運行到特殊的位置，而探測器發(fā)射后剛好能以最短時間抵達。機會難得、稍縱即逝，所以大家都會選擇在這個窗口期發(fā)射。

采訪人：中國首輛火星車“祝融號”的造型設(shè)計有何獨特之處？

錢????航：相比起其他國家的火星車，“祝融號”在造型和功能上都可以說是做出了很大突破與創(chuàng)新?！白Ｈ谔枴备?.85米，看上去和高個子成年人差不多，但實際重量大約240千克，豎立在前方桅桿頂端的方形設(shè)備可以看作是它的“眼睛”，這是其裝配的全景相機。它的多光譜有好幾個譜段，能識別前方的礦物質(zhì)成分，清晰地看到前面的地形地貌，還能有效避開路上的障礙。

有人將“祝融號”稱為“火星蝴蝶”，這或許是因為它形似翅膀的四個太陽能電池板。此部分其實是用來為“祝融號”提供運行能源的。太陽能電池板表面有一層微結(jié)構(gòu)膜，微觀結(jié)構(gòu)與蓮葉表面的結(jié)構(gòu)類似，能夠讓火星漫天的沙塵與電池板表面之間相隔一層極薄的空氣，從而減少沙塵帶來的損耗，當(dāng)它把電池板豎起來，看似附著的沙塵就能夠從上面滑落下來。除了保證能源供給，車身上還裝有兩塊圓形的相變保溫材料，以應(yīng)對火星無常的溫度，白天保溫材料液化吸收熱量，夜晚則固化釋放熱量，無論外界如何變化，“祝融號”依然能保持體溫的恒定。它的設(shè)計壽命是三個火星月，相當(dāng)于能夠運行九十二個地球日，一切的設(shè)計都是為了各個組件能夠更穩(wěn)定地工作。“祝融號”現(xiàn)在運行遠超過九十個火星日，還在超期服役中。期待它能給我們帶來更多關(guān)于火星的驚喜。

采訪人：作為航天工作者，當(dāng)您仰望星空時在想什么？

錢???航：大家提到太空，幾乎都會聯(lián)想到它的無垠、神秘或者浪漫，因此許多有關(guān)于此的藝術(shù)作品誕生。對于我來說，這些感受當(dāng)然會有，但還有“危險”二字。例如載人航天相關(guān)工程，一旦出現(xiàn)紕漏可能就是人命關(guān)天，想要前往太空，幻想之余還有著許多復(fù)雜的技術(shù)工作。

采訪人：每當(dāng)提及太空探索、觀看發(fā)射任務(wù)，我們都會有一種心潮澎湃的感覺，從您的角度看為何如此？

錢????航：我想是一種航天精神在鼓勵著我們。中國航天起源于一窮二白的年代，追溯到中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”，那時中國僅有幾臺電子計算機和數(shù)量并不充裕的手搖計算機，為了將衛(wèi)星送入太空，工作人員要在計算室內(nèi)一天三班倒，光是算出一條軌道，都要花費近一年時間。如此艱難的條件下我們依然成功了。即使到了今天，“天問一號”也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，需要無數(shù)人的付出。但正是這種不畏艱難的探索精神，令我們?nèi)〉昧巳缃竦某晒?/p>

宏觀地看，太空探索向我們揭開了宇宙的一角，讓我們有超越地球視角，了解另一顆星球，從而去思考人類命運的契機。但它也能夠從更現(xiàn)實的層面影響我們的生活。太空探索的難度必然會帶動更多先進技術(shù)發(fā)展，很多領(lǐng)域都是在航天的推動下實現(xiàn)突破的，像嬰兒的尿不濕、我們腳下的氣墊鞋，最初都是為了讓航天員適應(yīng)太空生活的產(chǎn)物。出發(fā)去太空，不僅能給我們帶來精神層面的鼓勵與視覺、思想上的擴展，還能夠真正惠及每個人的生活。

編后語：

錢航博士在采訪中提到，童年時那些充滿幻想的故事為他未來走上航天路埋下了種子，這正是《科幻世界》四十余年來一直在做的事情。我們抱著播撒夢想和希望的初心，為更多的孩子們帶去天馬行空的科幻故事，用文字澆灌夢想的種子，期待著這些種子蓬勃生長，直到像那滿天繁星一樣，遍布蒼穹。因為仰望星空，所以心懷夢想。星辰大海是人類的歸宿，祝愿人類生生不息，繁榮昌盛！

“祝融號”火星車介紹

“祝融號”火星車是中國“天問一號”火星探測任務(wù)的火星巡視器部分，于2020年7月23日由長征五號遙四運載火箭發(fā)射升空。2021年5月15日，“祝融號”在火星烏托邦平原南部著陸，標(biāo)志著中國成為第二個成功將巡視器著陸在火星表面的國家。截至2022年5月，“祝融號”已在火星表面累計行駛1921米，工作情況良好。

圖為“賽凡科幻空間”推出、“鷹翔模型”制造的“祝融號火星車場景拼裝模型”。