火星之旅：“天问一号”任重道远

“中国航天”一直以来都是一个令中国人热血沸腾的词。从“东方红一号” 到国际空间站，中国航天凭借独立自主的技术研发完成了一个又一个令国人倍感自豪的伟绩。2021年，“天问一号”成功抵达火星以及“祝融号”火星车的成 功登陆已经成为最令人激动的中国航天大事件之一，正如习近平总书记赞扬的那 样，“天问一号”探测器着陆火星，迈出了我国星际探测征程的重要一步，实现了从地月系到行星际的跨越。”而很多人在激动之余可能会疑惑，为什么在中国 实现载人航天18年后的今天，我们才实现“探火”。“探火”背后有什么艰难之 处？我们的“探火”之旅有怎样的目的呢？

为什么人类要探索火星呢？数千年前，人类已开始对火星的观测。古希腊人 将红色的火星称为“战神”；几百年前，开普勒基于火星运动轨迹的资料提出了行星运动规律。可见，对于火星观测的深入成为人类文明发展的重要见证。

在太空时代，人们的观测手段愈发多样，从望远镜到飞行探测器，人类对火

星的了解也愈发详尽。很多人熟知太阳系有八大行星，为何人类偏偏对火星充满

兴趣？原因有很多，首先火星和金星是距离地球最近的行星之一，从距离上看， 探索这两颗行星本身就比其他行星容易很多。相比于火星，金星离地球更近，其体积也和地球更相近，因此很像是地球的挛生兄弟。但是，相比于探索金星，我 们更关注探索火星，这是为何？

实际上，金星的星球表层环境与地球大相径庭。因为金星表面大气的96%都 是二氧化碳，这导致来自太阳的红外辐射很容易被二氧化碳层吸收，因此金星表面的温度高达462龙。类似的艰巨条件使得人类探索金星的难度比探索火星要大 得多。

相比之下，火星虽然比地球小得多，但是其表面的环境与地球更加相似。例 如，火星的自转周期是24.6小时，与地球的很接近，这意味着地球上的生物能更好地适应火星的昼夜节律。除此之外，由于火星的日射量较少，表面温度较低， 同时大气层很薄，导致其地表某些区域的温度白天可达28龙，平均-52龙。大气 温度可能较低，但与金星相比，已与地球温度十分接近了。

而最令人激动的是，火星上有类似于地球的江河湖泊和大气，基于此，甚至 有人提出地球上的生命可能来源于火星这样的说法。可见，人类探索火星实则更是为人类寻找一座未来的星际家园，这才是人类执着于“探火”的最重要原因。

“天问一号” “探火”是中国执行的首次星际探索任务，是中国航天的里程 碑任务。“天问”一词出自《楚辞》中的长诗《天问》，屈原通过此诗表达了对真理执著的追求。

“天问一号”的主要任务是验证深空的通信和控制技术，环绕行星轨道运 行并在行星表面着陆。这些任务围绕“火星是否存在过生命或具备生命存在的环境”和“火星演化和太阳系的起源与演化”两个问题开展。而“天问一号”上共 搭载了 13台科学仪器，包括7个环绕器和6个巡视器，来支持任务的完成。

环绕器主要负责完成火星外围的环绕观测，而巡视器，也就是我们熟悉的 “祝融号”火星巡视车，主要负责完成火星表面特定区域的高精度巡视探测。这也是国际上第一次通过环绕观测和巡视观测相结合的方式进行的火星观测任务。 除此之外，包括欧空局（ESA ）在内的众多国际机构也向“天问一号”任务提供 了技术支持，这次任务也成为中国与国际合作探索深空的成功典范。

“祝融”是中国传统神话中的火神，可见“祝融号”这一名称承载着中国人 对火星探索的希冀与渴望。“祝融号”是中国发射的第一个地外行星的巡视器，它的旅程可谓“任重道远”。

为何“任重”？据报道，“祝融号”上携带了6个巡视器，帮助科研人员完 成复杂烦难的观测任务，这其中包括导航与地形相机、火星车次表层探测雷达、火星表面磁场探测仪，等等。例如次表层探测雷达可通过主动发射和接收电磁波 信号来探测火星车沿途地下的浅表层结构，而表面磁场探测仪则可以探测着陆 区的磁场大小。依托这些精密的仪器设备，“祝融号”需要完成4个主要探测任务，即预定区域的形貌和地质构造探测，土壤结构（剖面）探测和水冰探测，表 面元素、矿物和岩石类型探测以及大气物理特征与表面环境探测。而留给“祝融 号”完成这些任务的时间仅仅只有90天，可谓“任重”。

而说到“道远”，自然与飞行器行驶的距离有关。“祝融号”于2020年7月 23日作为“天问一号”探测器的一部分，由“长征五号”遥四运载火箭从海南文昌航天发射场发射升空，经历将近7个月的飞行，才于2021年2月10日成功进入火 星轨道。而于2021年5月15日完成的在火星乌托邦平原南部着陆的过程，则花费了3个月之久，可谓“道远”。同时，这也标志着中国成为继美国之后第二个成功着陆火星进行探测的国家。

火星车与着陆平台的合影（图片来源国家航天局）

中国航天现已从航天、探月深入到火星探索，承载着人类的梦想一步步走向 更加遥远的太空。让我们一起期待，中国航天在未来带给我们更多的惊喜。

探索火星难在哪里

深空探测的最大特点就是要去一个尚不确定的环境，有时我们并不知道将会面对什么。

火星上的陌生环境是火星探测任务的最大难点。与月球相比，火星地貌更为复杂，距离太阳更远，夜间温度低，大气稀薄，气候变化极具不确定性，这些都对探 测设备提出了更高的要求。

遥远的距离也是个大问题。火星离地球最近的距离是5500万千米，最远将达 到4亿千米。距离最远时，以光速传播单程也需要将近23分钟。也就是说，从地球 上发送一个指令过去，探测器要在23分钟之后才能够执行，而与地面测控站的往返“对话” 一次需要40多分钟。

由于火星车使用太阳能供电，如何获得足够的能源也是一大困难。火星光照强 度小，加上火星大气对阳光还有削减作用，火星车的能源供给会比月球车更为困难。这就需要想一些别的方法，比如增加太阳能面板的面积，提高转化效果。火星 表面一旦起沙尘暴，接收太阳光就会更加困难，因此还要考虑设计火星车的自主休眠功能。