中國(guó)腳步踏上“熒惑” 祝融著陸遙寄“家書”

　　火星探測(cè)開啟新征程

　　熒惑(中國(guó)對(duì)火星的古稱)已至，求索無(wú)疆。5月15日，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)著陸巡視器安全“到站”，著陸烏托邦平原，紅色火星第一次留下了中國(guó)印跡。

　　從2020年7月23日發(fā)射升空以來(lái)，天問(wèn)一號(hào)經(jīng)歷了近300天的長(zhǎng)途跋涉，順利完成了探火任務(wù)“繞、著、巡”中的前兩步目標(biāo)。隨著祝融號(hào)火星車進(jìn)入巡視探測(cè)的工作狀態(tài)，更多的火星奧秘將呈現(xiàn)在人們面前。

　　著陸：跨越“生死”考驗(yàn)

　　“目前，全世界已進(jìn)行的21次火星著陸任務(wù)中只有9次成功，難度系數(shù)極高！”在傳回地球的第一封“家書”中，祝融號(hào)火星車“講述”了著陸火星的驚魂時(shí)刻。

　　安全著陸火星，既要選擇地形平坦的著陸區(qū)，還得趕上合適的天氣狀況。

　　火星表面天氣惡劣，每年都會(huì)形成幾場(chǎng)巨大的沙塵暴。沙塵暴可能改變著陸巡視器下降過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，影響安全性，沙塵粒子也可能附著在探測(cè)器表面，甚至鉆入內(nèi)部，造成儀器設(shè)備故障，導(dǎo)致火星車失去能源供應(yīng)。

　　航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部火星巡視器總體主任設(shè)計(jì)師陳百超說(shuō)，中國(guó)首次實(shí)施火星探測(cè)任務(wù)，對(duì)火星的環(huán)境特別是大氣等參數(shù)沒(méi)有一手?jǐn)?shù)據(jù)，難度和挑戰(zhàn)可想而知。

　　為此，在被火星引力捕獲后，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器此前在火星停泊軌道上進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的“準(zhǔn)備工作”，對(duì)預(yù)選著陸區(qū)開展多維度探測(cè)，一方面探測(cè)地形地貌，另一方面獲取著陸區(qū)附近區(qū)域的氣象狀況，最終確定了5月中下旬著陸的穩(wěn)妥選擇。

　　著陸的過(guò)程同樣充滿兇險(xiǎn)。專家表示，火星表面存在大氣，比月球表面的環(huán)境更為復(fù)雜。同時(shí)，火星離地球的距離也比月球更加遙遠(yuǎn)，通信時(shí)延最長(zhǎng)接近20分鐘。這意味著科研人員無(wú)法隨時(shí)監(jiān)測(cè)和控制探測(cè)器，很多高難度的任務(wù)只能靠天問(wèn)一號(hào)自主完成。

　　從進(jìn)入火星大氣層到最終著陸的過(guò)程中，天問(wèn)一號(hào)經(jīng)歷了“生死9分鐘”——在不到10分鐘的時(shí)間里將2萬(wàn)千米/小時(shí)的速度降到0。最終，著陸巡視器在緩沖機(jī)構(gòu)和氣囊的保護(hù)下穩(wěn)穩(wěn)降落在火星表面。

　　巡視：展露一身“技藝”

　　“地質(zhì)學(xué)家說(shuō)，我的軟著陸區(qū)很可能是一個(gè)古海洋所在地，有很高的科學(xué)價(jià)值，很可能會(huì)取得意想不到的科學(xué)成果。”祝融號(hào)火星車在“家書”中寫道。

　　據(jù)專家介紹，地處火星北半球的烏托邦平原是太陽(yáng)系中最大的撞擊盆地，直徑約3300千米。有科學(xué)假說(shuō)認(rèn)為，烏托邦平原曾經(jīng)有海洋，并存在著與水有關(guān)的地貌特征，有待進(jìn)一步探測(cè)。

　　中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)總設(shè)計(jì)師張榮橋說(shuō)，烏托邦平原相對(duì)平緩，安全著陸是后續(xù)開展科學(xué)研究的前提。同時(shí)，從科學(xué)探測(cè)的意義角度來(lái)看，天問(wèn)一號(hào)著陸點(diǎn)附近應(yīng)該是古海洋與陸地的交接面，在這附近開展科學(xué)探測(cè)的潛力巨大。

　　“目前，我還在著陸巡視器內(nèi)。經(jīng)過(guò)短暫調(diào)整后，出倉(cāng)并開展巡視探測(cè)。期待全方位了解火星，并且回傳珍貴的數(shù)據(jù)和照片給大家哦！”著陸火星后，祝融號(hào)火星車目前仍處于適應(yīng)和“體檢”狀態(tài)。幾天后，祝融號(hào)將自主駛離著陸器，抵達(dá)火星表面并開展巡視探測(cè)，完成“繞、著、巡”任務(wù)的最后一步。同時(shí)，巡視器與著陸器還將進(jìn)行兩器互拍，火星的“真容”也將隨之公布。

　　祝融號(hào)火星車的設(shè)計(jì)壽命為3個(gè)火星月，由于火星上的一天比地球略長(zhǎng)(火星自轉(zhuǎn)周期約為24小時(shí)37分鐘)，相當(dāng)于約92個(gè)地球日。按照計(jì)劃，約90個(gè)火星日后，祝融號(hào)火星車將完成巡視探測(cè)，順利“收工”。

　　為了在短暫的3個(gè)月內(nèi)獲取更多有效的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，祝融號(hào)火星車具備了“一身技藝”——共載有6種科學(xué)儀器，包括多光譜相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)、火星表面成分探測(cè)儀、火星表面磁場(chǎng)探測(cè)儀、火星氣象測(cè)量?jī)x和導(dǎo)航地形相機(jī)等。通過(guò)全力的巡視探測(cè)，祝融號(hào)將為中國(guó)帶來(lái)火星研究的第一手資料，推動(dòng)對(duì)火星空間環(huán)境、地表形貌特征、土壤表層結(jié)構(gòu)等課題的研究。

　　未來(lái)：進(jìn)行環(huán)繞探測(cè)

　　“就在昨天(5月17日)，我和環(huán)繞器已建立了器間通信鏈路，第一次通過(guò)環(huán)繞器傳回了遙測(cè)數(shù)據(jù)。”在第二封“家書”中，祝融號(hào)火星車“匯報(bào)”說(shuō)，自己正在按計(jì)劃開展周圍環(huán)境感知和狀態(tài)檢查，各系統(tǒng)工作一切正常。同時(shí)，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器已實(shí)施第四次近火制動(dòng)，順利進(jìn)入周期為8.2小時(shí)中繼通信軌道，成為地球和火星之間的“信使”，進(jìn)行“地火傳書”。

　　祝融號(hào)在火星表面忙碌工作的同時(shí)，位于停泊軌道的天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器也“閑不住”。專家表示，著陸巡視器安全著陸后，環(huán)繞器會(huì)停留在通信中繼軌道，轉(zhuǎn)發(fā)各種信息數(shù)據(jù)回地球，同時(shí)也向火星車傳達(dá)來(lái)自地球的指令。

　　環(huán)繞器不只是“信使”，也是探索火星的重要主力。天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器共攜帶了7臺(tái)科學(xué)儀器，分別是中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)、火星礦物光譜探測(cè)儀、火星磁強(qiáng)計(jì)、火星離子與中性粒子分析儀和火星能量粒子分析儀，能夠在多軌道高度對(duì)火星進(jìn)行整體性、全球性、綜合性研究。

　　環(huán)繞器的工作時(shí)間也比祝融號(hào)火星車長(zhǎng)不少，既要兼顧火星車的中繼，還要進(jìn)行“全球覆蓋”的環(huán)繞科學(xué)探測(cè)。按照計(jì)劃，在90個(gè)火星日后，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器將進(jìn)行軌道調(diào)整，進(jìn)入近火點(diǎn)265公里、遠(yuǎn)火點(diǎn)1.2萬(wàn)公里的軌道，對(duì)火星表面開展至少1個(gè)火星年(約2個(gè)地球年)的近距離遙感探測(cè)。

　　天問(wèn)一號(hào)任務(wù)之后，中國(guó)的行星探測(cè)計(jì)劃將邁向縱深。據(jù)了解，2030年前后，中國(guó)將實(shí)施火星采樣返回、木星系探測(cè)等任務(wù)，目前正在開展關(guān)鍵技術(shù)研究，更多的“天問(wèn)”系列任務(wù)，將使中國(guó)的行星探測(cè)邁向更遠(yuǎn)的深空。

　　記者：劉 峣