申超波 /文

2020 年7 月23 日中午12 時(shí)41 分，隨著海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)上長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的騰空而起，我國首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”正式啟航，從此探測(cè)火星的科學(xué)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(zhǎng)吳艷華在接受記者采訪時(shí)表示，此次發(fā)射成功標(biāo)志著中國行星探測(cè)邁出了堅(jiān)實(shí)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(hào)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(hào)”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(mèng)，中國人探索太空的腳步邁向更高、更遠(yuǎn)。

從“嫦娥”到“天問”中國航天向遠(yuǎn)深空挺進(jìn)

在“嫦娥一號(hào)”任務(wù)取得圓滿成功后，中國航天在有條不紊地推進(jìn)月球探測(cè)的同時(shí)，開始把目光投向更為深遠(yuǎn)的深空探測(cè)。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(yuǎn)深空探測(cè)的綜合論證。國家航天局審時(shí)度勢(shì)，著手組織專家組開展規(guī)劃研究和方案論證。

遠(yuǎn)深空探測(cè)的第一站選擇哪里？現(xiàn)代科學(xué)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(gè)火星日大約是24 小時(shí)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(jìn)入了衰老期，為地球展示了一個(gè)完整的演化歷史?？茖W(xué)家認(rèn)為，探測(cè)并研究火星對(duì)于認(rèn)識(shí)太陽系起源與演化、地外生命信息探尋、比較行星學(xué)等深空探測(cè)重大科學(xué)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(cè)的熱點(diǎn)。60 年前，人類就開啟了對(duì)火星的探險(xiǎn)之旅。截止到2020 年7 月，人類共實(shí)施了45 次火星探測(cè)任務(wù)，火星的神秘面紗逐漸被掀開。“中國也渴望加入到探測(cè)隊(duì)伍中來。探測(cè)和研究火星，最終目的是為地球和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)?！焙教炜萍技瘓F(tuán)五院火星探測(cè)器總設(shè)計(jì)師孫澤洲說。

火星探測(cè)，由此成為中國深空探測(cè)新的起點(diǎn)。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(cè)任務(wù)先期啟動(dòng)會(huì)，明確了要圍繞探測(cè)器這條主線，啟動(dòng)先期研制工作。在對(duì)實(shí)施方案經(jīng)過三輪迭代和深化后，中國首次火星探測(cè)任務(wù)于2016 年1 月批準(zhǔn)立項(xiàng)，把目標(biāo)定為：在國際上首次通過一次發(fā)射任務(wù)，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸、巡視探測(cè)任務(wù)，成為世界上第二個(gè)獨(dú)立掌握火星著陸巡視探測(cè)技術(shù)的國家。2020 年4 月24 日，在中國航天日線上啟動(dòng)儀式上，國家航天局正式公布：中國行星探測(cè)工程被命名為“天問系列”，首次火星探測(cè)任務(wù)被命名為“天問一號(hào)”。

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(gè)型號(hào)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(hào)”只用了探月任務(wù)四分之一的準(zhǔn)備時(shí)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(dá)成“繞、著、巡”三大目標(biāo)，完成跨越式突破?！爸袊鹦翘綔y(cè)沒有重復(fù)其他國家的老路”，今年兩會(huì)期間，全國政協(xié)委員、航天科技集團(tuán)五院黨委書記趙小津表示，一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo)，這是其他國家火星探測(cè)任務(wù)從沒有過的，面臨的挑戰(zhàn)也前所未有。

面對(duì)任務(wù)起點(diǎn)高、關(guān)鍵技術(shù)多、驗(yàn)證任務(wù)重、研制周期緊等多重難關(guān)，火星探測(cè)器研制團(tuán)隊(duì)艱辛鏖戰(zhàn)1600 多個(gè)日夜。在不到4 年的時(shí)間里，火星探測(cè)器完成研制驗(yàn)證、出廠，創(chuàng)造了中國航天同類型號(hào)的研制記錄。探測(cè)器的參研單位多達(dá)600 余家，多線并行，多地并進(jìn)；各階段總裝、測(cè)試及大型試驗(yàn)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(dá)155 萬行代碼……面對(duì)異常艱辛的攻堅(jiān)之路，孫澤洲帶領(lǐng)研制團(tuán)隊(duì)頂住壓力，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)，完成了各項(xiàng)大型研制試驗(yàn)。在發(fā)射場(chǎng)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(chǎng)，很多隊(duì)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(cè)的工作上。

發(fā)射深空探測(cè)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(yùn)載火箭必不可少。此次成功將重量接近5 噸的“天問一號(hào)”探測(cè)器成功送入預(yù)定軌道的長(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)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(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的多項(xiàng)紀(jì)錄?！鞍l(fā)射‘天問一號(hào)’探測(cè)器，是長(zhǎng)征五號(hào)火箭第一次達(dá)到并超過第二宇宙速度（11.2 千米/秒），飛出了我國運(yùn)載火箭的最快速度?！焙教炜萍技瘓F(tuán)一院長(zhǎng)征五號(hào)火箭總設(shè)計(jì)師李東說。

人們不會(huì)忘記，在長(zhǎng)征五號(hào)遙二火箭發(fā)射失利后，中國航天人蟄伏908 個(gè)日夜，鳳凰涅槃，終于在2019年12 月27 日迎來了長(zhǎng)征五號(hào)遙三火箭的成功復(fù)飛。緊接著，今年5 月5 日長(zhǎng)征五號(hào)B 遙一火箭成功發(fā)射，標(biāo)志著長(zhǎng)征五號(hào)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(yàn)證，火箭可靠性水平進(jìn)一步提升，為發(fā)射“天問一號(hào)”探測(cè)器做好了充足的準(zhǔn)備。“此次執(zhí)行應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)，意味著長(zhǎng)征五號(hào)火箭正式開始‘服役’。”航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征五號(hào)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(yuǎn)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(cè)方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)，在火星面前仍是一個(gè)不折不扣的“新手”，截至今年6 月底，人類進(jìn)行的44 次火星探測(cè)任務(wù)中，完全成功的探測(cè)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(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)非常多，“天問一號(hào)”探測(cè)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(hào)”探測(cè)器將在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個(gè)月后，到達(dá)火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火軌道，并擇機(jī)開展著陸、巡視等任務(wù)，進(jìn)行火星科學(xué)探測(cè)。在這個(gè)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都面臨各種挑戰(zhàn)，給工程設(shè)計(jì)帶來很多困難。其中最為關(guān)鍵和核心之處，就是探測(cè)器進(jìn)入火星大氣后氣動(dòng)外形和降落傘減速的過程。由于地球與火星距離遙遠(yuǎn)，整個(gè)過程無法由地面實(shí)時(shí)控制，必須依靠探測(cè)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(cè)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(tuán)隊(duì)與中國空間技術(shù)研究院試驗(yàn)隊(duì)密切配合，控制“天問一號(hào)”探測(cè)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(shí)0 分，“天問一號(hào)”探測(cè)器3000N 發(fā)動(dòng)機(jī)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(hào)”探測(cè)器已在太空飛行約230 個(gè)小時(shí)，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(hào)”探測(cè)器還將經(jīng)歷深空機(jī)動(dòng)和數(shù)次中途修正，奔火飛行6 個(gè)多月后抵達(dá)火星附近，通過制動(dòng)被火星引力捕獲進(jìn)入環(huán)火軌道，開展著陸火星的準(zhǔn)備和科學(xué)探測(cè)等工作。

“探火”路上不孤單

北京時(shí)間2020 年7 月20 日，阿聯(lián)酋的“希望”號(hào)火星探測(cè)器在日本種子島太空中心由日本H-2A 運(yùn)載火箭發(fā)射升空，開啟火星之旅，拉開2020 年國際火星探測(cè)大幕。在7 月23 日，我國“天問一號(hào)”探測(cè)器飛向火星之后8 天，美國東部時(shí)間7 月31 日凌晨，美國“毅力”號(hào)火星探測(cè)器搭乘Atlas V 火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地的41 號(hào)發(fā)射場(chǎng)升空，開啟了美國宇航局的“火星2020”任務(wù)。事實(shí)上1996 年以來，幾乎每個(gè)發(fā)射窗口都有火星探測(cè)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(cè)的新高潮。

其實(shí)，火星探測(cè)作為一項(xiàng)科學(xué)探索工程，中國已經(jīng)在“天問一號(hào)”任務(wù)實(shí)施過程中開展了多項(xiàng)國際合作。其中包括與歐空局、阿根廷在任務(wù)測(cè)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(biāo)及數(shù)據(jù)分析等。

“航天技術(shù)可以用到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，這些合作對(duì)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(jìn)全球的合作和發(fā)展。因此，在上次的嫦娥四號(hào)和此次發(fā)射中，都把與我們合作的國家的標(biāo)志噴到了航天器火箭上，以此來紀(jì)念、記住與中國合作過的這些國家。”首次火星探測(cè)任務(wù)工程總指揮、國家航天局局長(zhǎng)張克儉在接受記者采訪時(shí)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(gè)國家簽署了一百多份合作協(xié)議，也正在認(rèn)真履行、執(zhí)行和推動(dòng)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(dá)國家、航天大國進(jìn)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(qiáng)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(huì)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(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出積極貢獻(xiàn)?！?/p>