[科普中国]-火星着陆要历经"恐怖7分钟"?专家:1秒误差都不能有

众所周知，人类在探寻火星奥秘的路途上已行走多年，至今仍有许多科学家乐此不疲地致力于火星探索，想要把火星变为人类的“第二家园”。那么，到底为什么科学家一直对火星抱有如此浓厚的兴趣呢？人类移民火星还要多久？又会有哪些困难呢？

火星是太阳系中与地球最相似且距离第二近的行星，因此，它成为了目前除地球以外人类研究程度最高的行星。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩对人民网科普中国表示，探测火星对研究地球上生命的起源和演变，了解火星的气候、地质和资源，在火星上建立人类第二个家园等，都具有重要的意义。如果有一天人类由于地球人口太多、能源枯竭或遭受其它星球撞击等灭顶之灾，可以向改造后的火星移民。

至于人类移民火星需要多久，庞之浩表示，由于火星距地球遥远，火星本身也与地球有很大差别，所以要向火星移民需要攻克许多关键技术。就目前的技术发展水平和速度而言，乐观地说，可能至少要等100年，也有科学家保守地认为要等800年。

为什么需要等这么多年呢？因为即使是无人探测器登陆火星在今天都很难实现。据庞之浩介绍，1971年，苏联的“火星-3”号成为第一个到达火星表面的探测器，但也仅发送了20秒钟电视信号；2003年，英国“猎兔犬2号”着陆器在着陆火星过程中与地球失去联系；2016年，欧洲和俄罗斯联合研制的“夏帕雷利”着陆器在着陆火星过程中失败。

具体来讲，导致人类在“征服”火星的道路上屡战屡败的最大“拦路虎”是着陆速度。火星探测器进入火星大气的时速约为21000千米，但要在7分钟内，让其速度在受控状态下降为零，实现在火星上的安全着陆，仍是火星探测任务中技术难度最大、失败率最高的关键因素。

由于通信延时很长，控制探测器飞行的数据都要提前注入。而且在探测器切入火星轨道过程中，如果切入点离火星过远，则不能被火星的引力捕获，探测器就会在太阳系中“迷失”；如果切入点离火星太近，则可能坠毁于火星大气层。

另外，如果探测器要在火星表面着陆，难度又会增加。因为在探测器进入火星大气时，离地球很远，测控信号很微弱；而当探测器运动到火星背面时，地球上更是无法准确地确定其轨道参数。要知道，当探测器进入火星大气层后，其防热措施、降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作，都是着陆成功与否的关键，必须非常精确。

据悉，任何火星探测器在火星着陆都要经历“恐怖7分钟”。庞之浩形象地比喻说，探测器进入火星轨道的难度，相当于从巴黎打一个高尔夫球要正好落到东京的某个球洞里一样。一名美国科学家曾形容，火星探测器着陆时的心情就好像丈夫在产房外等待妻子分娩一样。探测器在火星着陆的技术很复杂，每个环节都不能有闪失。上文提到的“夏帕雷利”着陆器就是由于一个1秒的计算失误，导致在着陆火星前与地面失联而撞毁。

庞之浩表示，要进行载人登陆火星，必须克服千难万险才行。第一，要研制出重型运载火箭。由于路途遥远，乘组人员多，载人火星飞船质量较大，所以首先需要研制出重型火箭才行；第二，要研制出载人火星飞船。目前，人类只研制出绕着地球运行的卫星式飞船和飞往月球的登月式飞船，但还没有打造出飞往火星的星际式飞船，其技术难度和成本大大高于前两者，要解决人身保护和生命保障等许多难点；第三，要提前研究飞船在火星着陆中、着陆后和返回等技术；第四，要研究人体适应新的环境问题。在飞往火星途中和到达火星后，航天员长期处于微重力和低重力状态，对心理产生重大影响。此外，还需要解决通信延时、宇宙辐射等困难。

受访专家：全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩

本文由中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师钱航进行科学性把关。