肖青梅

“逐火嘉年華”

中國長征五號(hào)火箭正在升空，將天問一號(hào)送往火星。

2020年7月，中國、美國和阿聯(lián)酋三個(gè)國家向火星發(fā)射了探測(cè)器，爭先恐后地前去探索這顆紅色星球。這是因?yàn)?020年7月底至8月中正好是一個(gè)火星探索的窗口期。除了對(duì)火星進(jìn)行常規(guī)的環(huán)繞、登陸和巡視，中國和美國對(duì)于火星探索有更大的野心，那就是從火星上帶回巖石或塵土樣本。

火星探索窗口期

火星與地球之間的距離是變化的，每隔26個(gè)月，會(huì)有一小段時(shí)間，地火距離較近，而且地球處于最適合飛往火星的位置，這段時(shí)間被稱為“火星探索窗口期”。

熱鬧的火星

火星是太陽系中與地球最相似的一顆星球，從古至今，人類對(duì)火星的好奇從未間斷。而人類利用現(xiàn)代科技對(duì)火星進(jìn)行的探測(cè)活動(dòng)從60年前就開始了，共有47次火星探測(cè)任務(wù)，其中45%的任務(wù)成功完成。

這些送往火星的探測(cè)器有的環(huán)繞火星，近距離拍攝火星照片、搜集大氣信息;有的登陸火星，拍攝火星地表照片;有的自帶各種儀器，在火星上一邊巡游，一邊分析表面巖石樣本。目前，美國的好奇號(hào)火星探測(cè)器仍在火星上巡游，而數(shù)個(gè)航天器正沿著火星軌道飛行;三個(gè)新的火星探測(cè)器正飛往火星;載人登陸火星的計(jì)劃也已經(jīng)提上了日程。然而，到目前為止，人類從未從火星上獲得過任何巖石樣本。

月球巖石揭示地月形成的奧秘

20世紀(jì)60年代的登月計(jì)劃不僅使人類登上了月球，而且?guī)Щ亓嗽S多月球巖石樣本，美國阿波羅載人登月任務(wù)帶回了2200塊總重382千克的月球巖石，前蘇聯(lián)的太空船也帶回了近半千克巖石樣本。中國計(jì)劃于2020年底實(shí)施月球采樣并返回的任務(wù)。

這些樣本對(duì)于科學(xué)家而言，比稀世珍寶還珍貴，它提供了有關(guān)月球的許多訊息，如月球上的巖石成分、月球的年齡等，而最大的發(fā)現(xiàn)是月球巖石與地球巖石在很多方面非常相似。這一發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家們提出了一個(gè)地月系統(tǒng)形成理論：45億年前，一個(gè)火星大小的天體撞擊了新生的地球，撞擊產(chǎn)生的碎片環(huán)繞地球并最終積聚成了月球。

因此，巖石樣本是科學(xué)家揭示太空奧秘的重要線索。

月球巖石是如此珍貴，在2018年，三塊僅重200毫克的月球巖石竟賣出了85.5萬美元的天價(jià)。

撿石頭回家，解科學(xué)家心結(jié)

圖片展示了火星表面交織著的美麗溝壑，科學(xué)家認(rèn)為，這些溝壑的形成很有可能與液態(tài)水的參與有關(guān)。

其實(shí)，各種火星探索任務(wù)已經(jīng)為我們帶回了大量清晰入微的火星圖片，火星探測(cè)器也對(duì)火星土壤成分進(jìn)行了分析，那么，為什么我們還要花那么多功夫和資金去火星上撿石頭呢？

火星探測(cè)器畢竟體積有限，而精密分析儀器體積通常很大;在地球上，有那么多精良的設(shè)備，那么多高端的實(shí)驗(yàn)室和出色的科學(xué)家，可以從生物、化學(xué)等各個(gè)角度，深入到分子層面，挖掘更加豐富的火星信息。

這一任務(wù)的最大意義在于解開科學(xué)家們一直耿耿于懷的心結(jié)：火星上究竟是否存在過生命。以往的所有探索都沒有發(fā)現(xiàn)直接的證據(jù)來證明火星生命存在過。既然無法通過探測(cè)器找到證據(jù)，那么，就得把巖石帶回地球，集全球科學(xué)家和科技之力來尋找。

帶火星巖石返回地球有多難

人類在50年前就實(shí)現(xiàn)載人登月了，到今天卻還未實(shí)施過地球和火星之間的往返飛行，更別說從火星上帶回巖石樣本了，這比地月之間的飛行難很多。

火星比月球遠(yuǎn)得多，中國曾經(jīng)登月的嫦娥四號(hào)4天之內(nèi)就到達(dá)了月球軌道，22天后降落在月球背面，如果降落在月球正面則更快，只需幾天;而前往火星的中國天問一號(hào)于2020年7月發(fā)射，要到2021年2月才能到達(dá)火星軌道，預(yù)計(jì)2021年4月才能著陸。距離使燃料的攜帶量增加，路程中的風(fēng)險(xiǎn)也增加。在如此遠(yuǎn)的距離中自動(dòng)執(zhí)行多重任務(wù)也給技術(shù)上增加了難度。

除距離遠(yuǎn)之外，火星大氣與地球大氣相比，非常多變，也給火星上的發(fā)射任務(wù)帶來了很多挑戰(zhàn)。

不過，人類的航天技術(shù)日新月異，已經(jīng)突破了很多障礙，是時(shí)候迎接新的挑戰(zhàn)了。帶回火星巖石之后還有更大的挑戰(zhàn)——載人登陸火星。

中國天問二號(hào)的

火星樣本返回計(jì)劃

天問一號(hào)火星探測(cè)器想象圖

天問一號(hào)飛行效果圖

2020年7月23日，在位于海南的中國文昌航天發(fā)射場，巨大的長征五號(hào)火箭升空并進(jìn)入預(yù)定軌道，成功為天問一號(hào)火星探測(cè)任務(wù)啟航。如果天問一號(hào)任務(wù)成功，執(zhí)行采樣和返回的天問二號(hào)任務(wù)將于2028至2030年實(shí)施。

天問二號(hào)將攜帶兩組設(shè)備：軌道器/返回艙和巡視器/上升器/著陸器。前者到達(dá)火星軌道后在那里等候，后者則在火星上收集樣本，火星樣本會(huì)通過上升器發(fā)射至火星軌道，與前者對(duì)接，返回艙會(huì)將樣本帶回地球。

美歐的火星樣本返回計(jì)劃

美國宇航局和歐洲航天局也在聯(lián)手實(shí)施火星樣本返回任務(wù)，他們計(jì)劃從地球進(jìn)行3次發(fā)射任務(wù)，分步驟完成，期望在2030年收到來自火星的石頭。

2020年7月發(fā)射的探測(cè)機(jī)器人到達(dá)火星后，會(huì)在火星表面收集巖石樣本，并放置在特定區(qū)域;第二次發(fā)射的是樣本回收和火星發(fā)射裝置，將已收集好的火星巖石樣本裝入一個(gè)籃球大小的容器中，并將它發(fā)射至火星軌道;第三次火箭發(fā)射任務(wù)將把地球軌道返回器送到火星軌道，接到裝有火星巖石的容器并將它帶回地球。

誰會(huì)第一個(gè)帶回火星石頭呢？我們拭目以待。

尋找火星生命的證據(jù)

火星地表呈現(xiàn)出水流痕跡，而且地下水冰廣泛分布于火星赤道之外的所有地區(qū)，而水是生命的基礎(chǔ)，有水的地方，就有存在生命的希望;同時(shí)，火星探測(cè)器還發(fā)現(xiàn)了一些礦物，它們類似于地球微生物活動(dòng)后產(chǎn)生的物質(zhì)。如果火星上存在過生命，那將是一個(gè)比原子彈爆炸更有沖擊力的消息，說明地球不是唯一存在生命的星球，我們?cè)谟钪嬷胁皇枪聠蔚摹?/p>