2020年7月23日,在海南文昌航天发射场,长征五号火箭带着一颗名叫“天问”的探测器开启了一段火星之旅。2021年2月,“天问一号”成功抵达火星,同年5月,“祝融号”火星车成功登陆开始火星表面探测任务。
此次“天问一号”火星探测器的成功发射无疑成为中国航天事业的一个里程碑,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。”
“天问”由何而来
2020年4月24日,经过全球范围内的网络投票之后,“天问” 一词从诸多优秀作品中脱颖而出,中国行星探测任务被正式命名为“天问系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。
“天问”一词出自中国古代爱国主义诗人屈原所作《楚辞》中的长诗《天问》,表达了一种对真理追求的坚韧与执着,体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承,寓意中国人民在科学真理探索、创新技术发展漫漫征途上的永无止境。
在2021“中国航天日”开幕启动仪式上,中国首辆火星车被命名为“祝融号”。祝融在中国传统文化中被尊为火神,由火星的“火”字有感而发。火神用火照耀大地带来光明,而“祝融号”则点燃了中 国星际探测的火种,照亮了中国人民对浩瀚宇宙不断探索的前路。
掲开火星的神秘面纱
数千年前,地球上的人类就开始对火星进行观测。欧洲古称火星为“马尔斯”,是古罗马神话中的“战神”,古汉语中则称之为“荧惑”。几百年前,基于火星运动轨迹的资料,开普勒提出行星运动规律, 后来,随着技术的发展,天文望远镜、飞行探测器为人类更详尽地认识火星提供了帮助。
火星作为太阳系八大行星之一,是距离太阳第四近、第二小的行星,同时也是太阳系中四颗类地行星之一。为何大家对“探火”充满好奇呢?作为距离地球较近的行星之一, 从距离上来看探测火星的难度比其他几颗行星难度要小很多。虽然火星的个头比地球小很多,但是其表面的环境与地球十分相似,火星上有类似于地球的江海湖泊和大气,人类一度曾认为火星上存在生命。同时火星的自转周期是24.6小时,昼夜交替的规律与地球十分相似。并且火星的日射量少,大气层薄,相较于其他一些行星,与地球温度是十分相近的了火星与地球如此多的相似性让人类觉得火星有可能成为未来殖民的一个目标,因此人类迫切地想知道火星上是否存在生命或者火星的环境经过改造是否能满足人类活动的需求,但只有经过不断探索,技术不断发展,才可以验证被寄予厚望的火星是否可以成为另一个家园。
“天问”任务艰巨
“天问一号”执行中国首次火星探测任务,其飞行目标是:在国际上首次通过一次发射,实现火星环绕、着陆、巡视探测,使中国成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。“天问一号” 围绕“火星是否存在生命迹象”“火星的演化以及与类地行星的比较研究”以及“火星长期改造后建立人类第二个栖息地的前景”三个科学目标展开探测,主要完成探测火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等任务。
“天问一号”探测器上共搭载了13台科学仪器,包括7个环绕器和6个巡视器,来支持相关任务的开展。环绕器主要负责火星外围的环绕观测,而巡视器便是火星车“祝融号”,它负责火星表面一些区域的高精度探测。“祝融号”火星车需要在短短的90天时间内,借助自身的导航与地形相机、次表层探测雷达、磁场探测仪等完成上述指定任务,并将相关数据、图片等反馈给地面科研人员。
2021年6月11日,国家航天局举行了 “天问一号”探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式,发布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。这也标志着中国首次“探火”的圆满成功。
英国《自然》杂志评价称,中国“天问一号”能一次性完成“绕、落、巡”三大任务,创造新的历史纪录。
我国借“天问”这个充满浪漫主义和历史文化色彩的词语开启了中国人民对火星的探索之路,用“祝融”点燃了行星探测的前路。从航天、探月再到如今的“探火”,一颗颗探测器带着中国人民对科学真理的不懈追求,带着中国不断创新的科技飞向了更深的宇宙。让我们期待“天问二号”“天问三号”探测器的发射,也让我们期待对其他行星探索征程的开启。
探索火星困难重重
1960年苏联首次尝试向火星发射探测器以失败告终,从那时候开始到现在,人类已经发射了44次火星任务,其中成功了18次,那么探索火星难在哪里呢?
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,拥有稀薄的大气,气候变化极具不确定性。
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。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,保证能源供应是一大困难。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。因此,对火星车太阳能面板设计、火星车休眠等方面有着更高要求。