2020年中國將首探火星！四問火星探測到底有多難
（原標題：2020年中國將首探火星！四問火星探測到底有多難）
新京報訊（記者 倪偉）今天（7月8日），中國火星探測又一次引發關注。在山東舉辦的2019軟件定義衛星高峰論壇上，中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠在報告中透露：中國將於2020年探測火星。
歐陽自遠表示，此次中國將通過火星衛星、火星着陸器、火星車聯合探測火星，目前火星車已經準備好。
航天專家表示，中國火星探測起步較晚但起點高、效率高。值得注意的是，在首次任務中一次性實現“繞”“落”“巡”三大任務，在航天史上史無前例。
2016年“中國火星探測工程名稱和圖形標識全球徵集活動”新聞發佈會公佈的火星探測器飛行效果圖。
釋疑1：爲何選擇明年“探火”？
探火時間有講究，2年一次窗口期。
每隔兩年，全球都會迎來一次火星探測小高潮。
面向2020年，全球多個火星探測器已經整裝待發。航天專家龐之浩介紹，明年可能是史上最密集的火星探測期，已經有5個國家宣佈了探火計劃。除了中國，美國計劃發射新型火星探測車，歐空局計劃發射ExoMars火星車，印度、阿聯酋也計劃2020年向火星送出探測器。
這是因爲，根據地球與火星位置關係，每26個月火星會有一次距離地球最近的機會，這也是發射火星探測器的最佳時間窗口。在這個時間點發射火星探測器，將節省大量燃料，縮短抵達的時間。2020年就將迎來一個窗口期，大約1個月左右。
“如果沒有把握好窗口，就只能再等兩年。”龐之浩說，美國洞察號火星車原計劃2016年發射，因爲一個儀器的故障，不得已推遲到2018年才升空。
歐陽自遠透露，我國已完成火星探測軌道設計、測控通信、自主導航、表面軟着陸等關鍵技術的科研攻關，爲我國自主火星探測奠定了技術基礎。
釋疑2：首次“登火”難在哪？
“相當於從巴黎擊出一隻高爾夫球，落在東京的一個洞裡。”
據相關部門公開信息，中國首次火星探測將實現軟着陸，在火星表面釋放火星車，開展巡視探測。對比嫦娥探月工程，嫦娥一號、二號實施繞月，嫦娥三號才實現軟着陸。我國火星探測則將一次性走完探月的三步。
這在世界航天史上是史無前例的。
龐之浩介紹，在此之前，只有美國在一次火星任務中同時完成“繞”和“落”，歐洲曾兩次嘗試“繞”和“落”，都以失敗告終。而中國計劃在一次火星任務中完成“繞”“落”“巡”三大任務，難度非常大。
據媒體報道，至今全球火星探測成功率大約爲40%，火星因此有“航天器墳場”之稱。龐之浩介紹，最危險的環節在於進入火星軌道和着陸兩個階段。
“什麼時候‘剎車’進入火星軌道，進入軌道的角度是多少，何時打開降落傘，何時切斷降落傘……每個環節都步步驚心，都需要精準計算、毫秒不差。”龐之浩說，航天器着陸的那7分鐘被稱爲“恐怖7分鐘”。
由於信號強度與距離的平方成反比，距離越遠信號越弱，同時地火的距離還帶來至少10分鐘的信號延時，探測器進入火星軌道和着陸的那段關鍵時間，只能依靠研究人員提前輸入的數據，由探測器進行自主判斷。
火星探測與月球探測最大的不同，就在於距離的懸殊。地月平均距離爲38萬公里，而地火最近距離爲5500萬公里，最遠爲3億~4億公里，這對測控能力有極高的要求。有人比喻，讓火星探測器精準着陸，相當於從巴黎擊出一隻高爾夫球，落在東京的一個洞裡。
面對探火的種種難度，中國已經做了大量準備工作，數次成功的探月任務也奠定了重要的技術基礎。首先，發射火星探測器需要大推力運載火箭，我國長征五號火箭已經具備這樣的能力；其次，針對超遠距離的測控，我國已經建成深空測控站，並在嫦娥二號拓展任務中實現了超過1億公里的測控；再次，探月取得的成功，幫助中國在着陸、巡視技術等領域奠定了基礎。
“中國火星探測起步較晚，但是起點高，所以效率也會比較高。雖然很難，還是有信心的。”龐之浩說。
2016年“中國火星探測工程名稱和圖形標識全球徵集活動”新聞發佈會公佈的火星車與着陸巡視器外觀設計構型圖。
釋疑3：中國首次探火要做什麼？
探測火星過去、現在的生命信息。
中國火星探測器去火星肩負了什麼任務？歐陽自遠表示，火星探測的科學問題主要有三個方面：其一是探測火星上的生命活動信息，包括火星上現在生命的信息、過去是否存在過生命、火星生命生存的條件和環境等。
其二，是火星本體科學的研究，爲研究火星積累資料，主要包括火星磁層、電離層與大氣層的探測與環境科學，火星地形地貌特徵與分區，火星表面物質組成與分佈，地質特徵與構造區劃，火星內部結構、成分、內稟磁場探測等。
其三，是探討火星的長期改造與今後大量移民、建立人類第二個棲息地的前景，爲人類社會的持續發展服務。
歐陽自遠說，火星表面有很多古河牀，證明以前有河流，然而如今表面沒有天然水存在，中國將探測火星地下水的分佈。
中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋此前曾介紹，首次火星探測任務要探測火星的形貌、土壤、環境、大氣，研究火星上的水冰分佈、物理場和內部結構。
釋疑4：移民火星要過幾重關？
需核動力火箭、中轉站、環境改造，等待革命性技術。
隨着SpaceX創始人埃隆·馬斯克對“移民火星”不遺餘力的宣傳，這個科幻命題似乎已經觸手可及。
但在龐之浩看來，移民火星非常困難，載人登陸火星都還沒有實現，移民火星僅停留在構想階段。
載人登陸火星目前還面臨着技術難題。由於飛往火星單程至少7個月，要攜帶大量的生命保障資源，需要更強大的火箭和飛船。對執行任務的航天員來說，長期飛行會導致肌肉萎縮、骨質脫鈣，輻射也會對身體造成影響。
宇航界有人提出利用核動力火箭，有可能解決這些問題。龐之浩說，目前常規火箭飛行速度爲每小時2萬公里，而核動力火箭能達到8萬多公里，一兩個月就能到達火星，“但核動力研製難度很大，人類想在2030年代登陸火星，都是很難的事情。”
除了運輸工具火箭，人類登陸火星或許還需要一箇中轉基地，月球正是最佳選項，這就需要事先進行基地建設。此外，移民前還需要改造火星，將火星改造爲適宜大量人口居住的環境。
“現在討論火星移民有點太樂觀，需要技術的革命性進展。有人說，樂觀地看需要100年，不樂觀的話需要800年。”龐之浩說，但現在開始構想也是非常必要的，因爲未來地球或許會面臨人口爆發、資源枯竭、地外天體撞擊等威脅，太空移民事關人類生存。
2016年“中國火星探測工程名稱和圖形標識全球徵集活動”新聞發佈會公佈的火星車與着陸巡視器外觀設計構型圖。
【背景】
中國2020年、2028年前後將兩次探火
中國2020年探火，這一計劃已非首次披露。
去年9月，在首屆世界公衆科學素質促進大會“太空探索與人類未來”分論壇上，國家航天局系統工程司司長李國平就曾“官宣”，我國將在2020年和2028年左右進行兩次火星探測，後一次將採樣返回。
李國平說，我國深空探測工程初步明確了四次任務。第一次任務是火星探測，計劃在2020年7月份發射火星探測器，預計經過10個月的飛行，2021年到達火星，着陸火星表面並進行巡視探測。其後，計劃2028年左右進行第二次火星探測任務，並採集火星土壤返回地球。
去年，作爲探火工程的火箭、探測器系統研製方，中國航天科技集團也公佈計劃，未來3年將實施我國首次火星探測，主要內容爲無人火星環繞和着陸巡視探測。
最新消息爲今年4月18日，新京報記者從2019年月球和深空探測國際學術研討會上獲悉，我國嫦娥五號、嫦娥六號和中國首個火星探測器等重大工程任務目前正組織開展。
中國航天科技集團所屬中國空間技術研究院在會上介紹，該院正組織開展以上重大工程任務的研製，並將發揮航天工程技術能力優勢，支撐國家各級主管部門加快推進無人月球科研站、小行星探測、火星和木星系探測、太陽系邊際探測和行星際探測等一系列後續重大項目的規劃及實施。
另外，我國還計劃進行小行星探測，在2030年前後開展木星系探測和行星系探測。
新京報記者 倪偉 編輯 陳思
校對?範錦春