Aaron

2019年11月14日，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸器懸停避障試驗(yàn)在位于河北省懷來縣的地外天體著陸綜合試驗(yàn)場(chǎng)圓滿完成，此次試驗(yàn)是我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)首次公開亮相，試驗(yàn)?zāi)M了著陸器在火星環(huán)境下懸停、避障、緩速下降的過程，對(duì)其設(shè)計(jì)正確性進(jìn)行了綜合驗(yàn)證。

截至2016年12月，人類已進(jìn)行了45 次火星探測(cè)活動(dòng)，美國(guó)、俄羅斯、日本、印度、歐洲空間局等國(guó)家或組織都已制訂了各自的長(zhǎng)遠(yuǎn)的火星探測(cè)計(jì)劃，全方位地開展對(duì)火星生命信息、環(huán)境、大氣、巖石、水及內(nèi)部構(gòu)造等的探測(cè)與深入研究。日前國(guó)家航天局宣布，中國(guó)將于2020年擇機(jī)實(shí)施首次火星探測(cè)任務(wù)計(jì)劃。

經(jīng)過長(zhǎng)期的觀測(cè)和50多年的近距離探測(cè)，人類已經(jīng)對(duì)火星有了一定的了解，在火星科學(xué)研究領(lǐng)域取得了巨大的成就，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。無論是火星電離層、火星大氣層、火星土壤、火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還是火星的形成與演化過程等，都存在著許許多多的科學(xué)問題有待我們進(jìn)一步探索和考證。而火星作為地球的近鄰，其表面是否存在或曾經(jīng)存在生命，一直以來更是得到高度重視。探尋火星過去或現(xiàn)存的生命跡象，探索能否將火星改造成人類的第二個(gè)棲息地，將是未來國(guó)際火星探測(cè)的一大主流。

中國(guó)火星天團(tuán)

根據(jù)天體運(yùn)行的規(guī)律，每隔約26個(gè)月發(fā)生一次的“火星沖日”，是探測(cè)器發(fā)射的最佳時(shí)間，在此期間地球與火星距離較近，可用較小花費(fèi)和較短時(shí)間將探測(cè)器送往火星，而最近的“火星沖日”在2020年7月。有鑒于此，2020年成為了熱門的發(fā)射航天器登陸火星的年份，40多億年來一直“寂寞沙洲冷”的火星也將變得分外熱鬧。

按照規(guī)劃，火星探測(cè)器發(fā)射后，大概需要經(jīng)過 200天左右的飛行，才能最終到達(dá)火星。而這半年多的時(shí)間里，一支中國(guó)火星天團(tuán)將一直陪伴著、守護(hù)著探測(cè)器，直到它順利平安地到達(dá)火星。完成火星探測(cè)任務(wù)中負(fù)責(zé)探測(cè)器飛行控制的團(tuán)隊(duì)來自北京航天飛行控制中心，他們就像是火星探測(cè)器的引路人。火星探測(cè)器發(fā)射后，將在這個(gè)團(tuán)隊(duì)的幫助下到達(dá)火星，完成“繞、落、巡”一系列任務(wù)。

北京航天飛行控制中心火星探測(cè)任務(wù)總師崔曉峰說，他們的工作簡(jiǎn)單來講就是在飛行器飛向火星過程當(dāng)中，對(duì)飛行器進(jìn)行控制，控制它的飛行方向，能夠順利準(zhǔn)確朝著火星飛行過去，最終到達(dá)火星的引力場(chǎng)。被火星捕獲以后，成為火星環(huán)繞的一個(gè)飛行器，然后才有條件在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)經(jīng)過再次精準(zhǔn)控制，使它能夠準(zhǔn)確降落在火星上預(yù)定的降落區(qū)域。

想要一次性成功到達(dá)遠(yuǎn)在幾千萬(wàn)公里外的火星，飛控團(tuán)隊(duì)不僅要給探測(cè)器規(guī)劃一條最為科學(xué)的路線，還要保證它時(shí)刻按照規(guī)劃路線前進(jìn)。一旦偏離軌道，可能會(huì)影響整個(gè)任務(wù)的最終結(jié)果。

崔曉峰說，因?yàn)榛鹦蔷嚯x特別遙遠(yuǎn)，遙遠(yuǎn)了以后，信號(hào)延遲非常大，另外信號(hào)的量非常少，在這種情況下，對(duì)它進(jìn)行控制，就要采取一系列不同于以往任務(wù)的措施和技術(shù)，使得它能夠在火星表面完成它既定的工作，同時(shí)要保證巡視器的安全。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員平均年齡30歲左右，別看年紀(jì)不大，但是對(duì)于飛控來說，他們都是老手。從2017年團(tuán)隊(duì)正式組建以來，他們一直圍繞如何能夠準(zhǔn)確帶領(lǐng)探測(cè)器到達(dá)火星而忙碌著。

后來者

北京航天飛行控制中心是中國(guó)載人航天工程和探月工程的指揮控制中樞。從1999年執(zhí)行神舟一號(hào)首飛任務(wù)至今，一直保持著100%的飛控成功率，歷次重大任務(wù)全部萬(wàn)無一失。其中包括載人航天“十戰(zhàn)十捷”，以及圓滿完成探月工程“繞”和“落”4次任務(wù)飛控目標(biāo)。

雖然，中國(guó)已經(jīng)開展了四次月球探測(cè)任務(wù)，全部取得成功，但在探測(cè)火星方面，我國(guó)還是“后來者”。不過，通過探月工程的鍛煉，我們已經(jīng)掌握了深空探測(cè)器的軌道設(shè)計(jì)、自主導(dǎo)航、測(cè)控通信、表面軟著陸等關(guān)鍵技術(shù)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為火星探測(cè)任務(wù)的成功實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)，將探測(cè)火星的空間環(huán)境、地形地貌、地表結(jié)構(gòu)、大氣運(yùn)動(dòng)等重要信息，為下一階段的探測(cè)任務(wù)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)雖然起步較晚，但奮起直追的決心很大。此前，只有美國(guó)在一次火星探測(cè)任務(wù)中，成功實(shí)現(xiàn)“繞”和“落”，歐洲曾兩次嘗試火星表面著陸，但都以失敗告終。我國(guó)首次火星探測(cè)，在一次任務(wù)中，實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”三大工程目標(biāo)，這在世界火星探測(cè)歷史上也是前所未有的。當(dāng)然，我們面臨的挑戰(zhàn)也空前巨大。

人類已經(jīng)開展了40多次火星探測(cè)任務(wù)，但只有18次獲得了成功，成功率僅40%。探索火星的旅途并非坦途，需要經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)7-8 個(gè)月的行星際飛行、飛行旅程數(shù)億千米，從地球上發(fā)過去的信號(hào)需要20 多分鐘之后，才能被火星探測(cè)器收到。在進(jìn)入大氣層之后，要經(jīng)歷7 分鐘左右的急剎車，避免高速撞擊到火星表面墜毀。即便經(jīng)歷重重困難，終于成功登陸火星，火星車還要穿越崎嶇不平、坑坑洼洼的地形，經(jīng)歷強(qiáng)風(fēng)和大范圍的沙塵暴，承受火星表面強(qiáng)烈的宇宙射線照射，這些都是我們要面對(duì)的難題。

在中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)中，環(huán)繞火星上空運(yùn)行的軌道器上，將搭載高、中分辨率相機(jī)，光譜儀、磁強(qiáng)計(jì)、雷達(dá)探測(cè)儀、離子和中性粒子探測(cè)儀等科學(xué)儀器；火星車上將搭載探地雷達(dá)、相機(jī)、光譜儀、小型氣象站、磁場(chǎng)探測(cè)儀等科學(xué)儀器。利用這些科學(xué)儀器獲得的探測(cè)數(shù)據(jù)，將幫助我們更好地認(rèn)識(shí)和了解火星。

如果說，月球探測(cè)打開了中國(guó)人探測(cè)深空的大門，火星探測(cè)則是中國(guó)第一次真正意義上的行星探測(cè)任務(wù)，是我們邁向深空的關(guān)鍵一步。正如中國(guó)科學(xué)院院士、著名的天體化學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)所說的那樣：“在深空探測(cè)上，中國(guó)應(yīng)該飛得更遠(yuǎn)，中國(guó)也有能力飛得更遠(yuǎn)！”