袁和平:为何2020年左右我国才发射火星探测卫星？

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　　日前，央视新闻频道《面对面》栏目播出了对中国航天科技集团五院火星项目顾问叶培建院士的专访。叶培建院士直言：“如果我们再不抓紧中国火星探测计划的组织实施，我们将愧对后人！”这一观点再度引起人们对中国火星探测计划的高度关注，使国人更加期待我国能在2020年左右发射第一颗火星探测卫星，能够一次性实现环绕、着陆、巡视火星探测任务。

　　“以我国目前的载人航天和月球探测工程等科技实力，为什么我国还要预计到“十三五”末期的2020年左右才能发射第一颗火星探测卫星呢？”带着众多网友的疑问，记者与长期从事国防科技历史研究的学者袁和平进行了一番深入的探讨。

　　原国防科工委发展研究中心党委书记袁和平告诉记者，按照浩渺宇宙太阳系行星运行的规律，每隔26个月，火星才有一次距离地球最近的机会，航天人把它称为“最佳时间窗口”。而在这个时间窗口发射火星探测器，不仅对运载火箭来说是最省能量的，同时，发射宇宙探测器的有效载荷也会相应增多。虽然，目前距离我们最近的时间窗口是2018年，但由于火星探测技术的复杂性，在2018年这一距离我们最近的发射窗口到来时，中国恐怕还不能做好准备。因为它留给我们的“短暂”时间与必须高质量完成这项具有相当科学难度的深空探测任务，在预研准备和工程计划编制等各方面显然都是不够的。

　　尽管此前做了相当扎实的项目论证工作，但国家立项确定的火星探测发射目标起点非常高，目标是一步实现“环绕、着陆、巡视”工程，而这种形式在目前已知的国外火星探测实践中史无前例。国外曾经有过尝试环绕与着陆的案例，但着陆时以火星探测器损毁失败告终。因此，中国火星探测工程计划一次性完成“绕、落、巡”三项任务，可以说，具有相当大的挑战性。火星探测的科研与工程技术难度，加之26个月才能遇到一个时间窗口的特殊性，要求我国的航天科学家和工程技术专家们必须以高度的责任心、时不我待的紧迫感科学确定并严密制定工程计划，全力争取在2020年这一时间窗口，成功发射我国第一个火星探测器。

　　据袁和平介绍，尽管我国载人航天和月球探测工程的多型宇航器已经多次进入到地月空间，嫦娥二号卫星甚至穿越了拉格朗日点以远的太空，但这些并不能代表中国航天已经超越了地月空间范围。只有完成了火星探测任务，才能从真正意义上表明中国已迈入深空探测时代。

　　谈论起国外深空探测的发展现状，袁和平说，截至2016年底，全球共进行了约115次月球探测，44次火星探测。但是20世纪90年代至今，人类总共进行了18次火星探测，而月球探测仅进行过14次。目前，仍有5个火星轨道器和2辆火星漫游车在工作，而去年只有1个月球轨道器和1个月球着陆器启动。现今，世界上的航天大国均先后制定了以火星系统为目标的探测计划，由此可见，当今的火星探测比月球探测还要火热。

　　在火星探测方面，美国人的确独占鳌头。20世纪90年代起，美国就在“阿波罗”登月和发射航天飞机等雄厚的技术基础上，开始实施“火星生命计划”，其科学目标是确定火星上是否有生命存在。2001年，美国发射了“火星奥德赛”探测器，首次发现火星上有大量水冰。2003年，美国先后发射了第二代火星车——“勇气号”和“机遇号”，它们再次证实火星上有水的存在。2013年，美国发射的“火星大气与挥发物演变”探测器，则是世界首个研究火星上层大气的探测仪器。

　　再看欧洲方面，2016年3月14日，俄罗斯与欧洲航天局合作研制的“火星生物学——2016”成功发射，该宇航器主要用于探测火星大气中的甲烷含量并验证火星着陆技术。据外电报道，至2020年，俄罗斯还将与欧洲航天局合作执行“火星生物学——2020”任务。

　　回眸亚洲，2013年11月5日，印度发射了第一个火星探测器——“曼加里安”，成为亚洲第一个成功探测火星的国家。由于印度运载火箭推力较小，所以“曼加里安”不能靠火箭推力直接进入地火转移轨道，而是先环绕地球20余天，依靠探测器自身的发动机多次点火、逐渐加速，才能达到第二宇宙速度。据了解，“曼加里安”主要用于研究火星表面、大气和矿物特征，探寻火星上是否有甲烷和生命迹象。

　　自1960年以来，俄罗斯17次尝试登陆火星，均以失败告终。美国也遭遇过多次失败，直到1976年“海盗—1”号探测器成功着陆。“与印度‘曼加里安’号探测器仅仅围绕火星赤道轨道飞行不同，我国首个火星探测器将围绕火星进行大椭圆轨道飞行，对其进行全火星观测，并由进入器搭载巡视器着陆火星，实现巡视器在火星上‘行走起来’。”袁和平说。

　　从国家批准立项的火星探测任务确立的科学目标和工程目标来看，袁和平认为，火星探测涉及的技术领域甚广，特别之处还在于，虽然火星探测器是一个空间探测器，但较之一般的空间探测器，它又具有鲜明的特点。

　　这些特点，主要体现在两个方面。一是，任务对火星探测器的自主能力要求非常高。考虑到在火星表面进行巡视探测的实际条件和要克服时延等限制，客观上要求火星车具备较强的环境感知与识别、规划路径，以及具备较强的任务分析、规划和实现能力。也就是说，火星探测器必须具备确定行驶路线、发现障碍危险的能力。

　　二是，为了实现巡视探测，火星探测器还要具备较高的环境适应性。除了需要面对普通航天器遇到的真空、低温、辐射等问题，更需要适应火星表面的地形地貌、尘暴、低重力、高低温、低气压等特殊环境，并需要解决远距离通讯及日凌时期探测器长时间自主管理等一系列问题。“但是，我们要充分相信中国航天科学家和工程技术专家的聪颖智慧和创新能力。中国已经具备了取得成功所需要的技术和经验，这样我们就能一步走到国际先进的行列上去。”参与筹备火星探测的资深航天科学家叶培建说。