億公里外的好消息：“祝融號(hào)”成功著陸火星!

原創(chuàng) 樂見今天

作者｜樂見

頭圖 | 視覺中國

距離地球約2億公里的火星，又有了新的天外來客。

今天上午8點(diǎn)左右，我國首輛火星車“祝融號(hào)”成功著陸火星北半球的烏托邦平原（Utopia Planitia）。

搭載火星車的著陸器與“天問一號(hào)”探測(cè)器分離后，跟地球完全“失聯(lián)”，需要自主完成近9分鐘的軟著陸過程，要將大氣進(jìn)入速度4.9km/s降低到垂直速度為0，然后經(jīng)過平移找到最佳著陸位置。

這個(gè)著陸過程最難，也被稱為“恐怖9分鐘”。

火星探測(cè)項(xiàng)目“天問一號(hào)”在2016年立項(xiàng)，經(jīng)過4年打磨，于去年7月23日在海南文昌發(fā)射，今年2月10日被火星捕獲后，順利進(jìn)入環(huán)火軌道，繞火星飛行。

過去2個(gè)月間，“天問一號(hào)”一直在對(duì)火星氣象、地表地形、降落點(diǎn)等進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和研究，今天終于找準(zhǔn)時(shí)機(jī)，釋放著陸器，讓其“親密”接觸火星。

著陸器安全著陸后，會(huì)先進(jìn)行自我檢查，然后打開太陽能板進(jìn)行充電，再釋放高1米85、重240公斤左右的火星車“祝融號(hào)”，讓它大展身手。在設(shè)計(jì)壽命3個(gè)火星月、92個(gè)地球日內(nèi)，“祝融號(hào)”將進(jìn)行巡視工作，主要完成5項(xiàng)任務(wù)：

繪制火星形態(tài)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖；

調(diào)查火星表面的土壤特征和水冰分布；

分析火星表面的物質(zhì)組成；

測(cè)量電離層和火星地表氣候及環(huán)境特征；

探索火星的物理場(chǎng)（電磁場(chǎng)、引力場(chǎng)等）及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

中國火星探測(cè)器“天問一號(hào)”著陸器與“祝融號(hào)”火星車模型

里程碑事件

火星車“祝融號(hào)”的安全著陸，是我國漫長(zhǎng)行星探索的里程碑事件。

要知道，從上世紀(jì)美蘇太空競(jìng)賽以來，火星探索一直沒間斷過，卻很少見到中國的身影。如今我國首次自主探索火星，就能成功著陸火星車，簡(jiǎn)直是個(gè)奇跡。俄羅斯的火星車摔了幾次都沒成功，日本、歐洲更是接連失敗。

至此，中國成為全球繼美國后，第二個(gè)能將火星車安全送入火星表面并正常運(yùn)行的國家。

火星車成功著陸也得益于我國在探月工程中的長(zhǎng)年積累——2011年實(shí)現(xiàn)“繞”月飛行，2013年釋放月球車實(shí)現(xiàn)“落”、“巡”任務(wù)，去年成功采集月球土壤和巖石樣品返回地球。這些工程都沉淀不少太空探索技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

2020年以前全球有44次火星探測(cè)活動(dòng)，包括美國21次，蘇聯(lián)/俄羅斯19次，日本1次，歐空局2次，印度1次，雖然參與者多，成功率卻只有43%。

火星探測(cè)的關(guān)鍵難點(diǎn)在兩個(gè)環(huán)節(jié)。

一是從地球到火星長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月的太空飛行，探測(cè)器很容易遇到各種意外而失聯(lián)，成為“太空垃圾”。另外哪怕探測(cè)器到達(dá)火星軌道，在降落過程中，地球與火星之間有6-22分鐘的通信延遲，無法靠人工操作來規(guī)避意外危險(xiǎn)，更不能靠火星稀薄的大氣層來快速減速，幾乎一半的著陸任務(wù)折戟于此。

去年美國、中國、阿聯(lián)酋分別發(fā)射了火星探測(cè)器，目前進(jìn)展都還算順利。如今有4個(gè)探測(cè)器在火星表面工作——美國的“好奇號(hào)”、“洞察號(hào)”，今年2月份著陸的“毅力號(hào)”，以及剛著陸的中國“祝融號(hào)”。

在火星軌道正常工作的探測(cè)器有9個(gè)——NASA奧德賽、ESA火星快車、NASA火星勘察軌道器、NASA火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)探測(cè)器、歐洲和俄羅斯合作的“微量氣體軌道器”、印度曼加里安火星軌道探測(cè)器，以及去年發(fā)射的阿聯(lián)酋“希望號(hào)”探測(cè)器、“天問一號(hào)”軌道器。

“祝融號(hào)”成功著陸意味著我們探索火星邁入新臺(tái)階，不再需要依靠其他國家間的探索結(jié)果來了解火星，能自主探索火星上的自然環(huán)境和生命跡象。再往遠(yuǎn)了說，馬斯克推崇的“火星移民”，雖然遙不可及，但至少我們不會(huì)顯得非常被動(dòng)，對(duì)該計(jì)劃的可行性有更清楚的認(rèn)知。

此次著陸點(diǎn)烏托邦平原也深有考量，因?yàn)檫x址不僅涉及到火星車的工作安全，還決定它能發(fā)現(xiàn)哪些科學(xué)信息。

烏托邦平原位于火星北半球，直徑3300公里，是火星上最大的平原，早在1976年，NASA的“海盜2號(hào)”就降落此地。該平原平均高度低于火星基準(zhǔn)面1000-2000米，南部地區(qū)與艾希律平原接壤，面積大、光照足，著陸成功可能性更大。

經(jīng)過多年探索發(fā)現(xiàn)，該平原并不是一個(gè)大隕石坑，而是火星古代海洋的海床，地表淺層發(fā)現(xiàn)了水冰的存在，比較適合火星車在此探索火星生命和地質(zhì)環(huán)境。

“祝融號(hào)”與鄰居“毅力號(hào)”

跟美國的重達(dá)1000多公斤的“毅力號(hào)”相比，“祝融號(hào)”只是一個(gè)小不點(diǎn)。但“麻雀雖小，五臟俱全”，它也攜帶了13種有效載荷，來完成對(duì)火星形態(tài)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、空間環(huán)境、土壤和水冰分布等的分析。

比如：

探地雷達(dá)，可以對(duì)火星表面100米以下成像；

火星表面磁場(chǎng)探測(cè)器，可探測(cè)表面磁場(chǎng)強(qiáng)度；

火星氣象測(cè)量?jī)x，可測(cè)量火星表面溫度，濕度，氣壓和風(fēng)速等氣象環(huán)境；

火星表面化合物檢測(cè)器，利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜和紅外光譜可對(duì)土壤和巖石進(jìn)行探測(cè)；

多光譜相機(jī)，獲取至少8個(gè)波譜段的圖像，探測(cè)火星表面物質(zhì)類型分布；

導(dǎo)航和地形相機(jī)，可用來拍攝火星地形地貌，幫助科學(xué)家研究火星的地質(zhì)構(gòu)造和演化過程。

“毅力號(hào)”是美國第5次派遣的火星車，長(zhǎng)3米，配有19個(gè)攝像頭，以及2米長(zhǎng)的機(jī)械臂。它降落在杰澤羅（Jezero）隕石坑附近，主要的任務(wù)是尋找生命跡象、探測(cè)火星地質(zhì)、收集樣本，以及利用火星大氣制氧，同時(shí)還派出“機(jī)智號(hào)”火星直升機(jī)。

“機(jī)智號(hào)”直升機(jī)與“毅力號(hào)”火星車

它的裝備相對(duì)先進(jìn)一些。比如攝像頭系統(tǒng)可以拍攝火星表面的高清視頻、全景三維圖像，能像隔著足球場(chǎng)看蒼蠅一樣對(duì)目標(biāo)進(jìn)行放大。另外比較讓人難忘的是“毅力號(hào)”的直升機(jī)和制氧技術(shù)。

上個(gè)月“毅力號(hào)”的制氧機(jī)就曾成功將占火星大氣96%的二氧化碳的氧原子分離出來，制成大約5克氧氣，相當(dāng)于一名宇航員正�；顒�(dòng)10分鐘所需的氧氣量。這不僅能解決未來載人探火的供氧問題，還能成為以火箭返回地球的燃料，給商業(yè)航天、火星移民等項(xiàng)目打下基礎(chǔ)。

直升飛機(jī)“機(jī)智號(hào)”最近也飛了5次，最新飛行記錄距離約129米，高度約10米。它的挑戰(zhàn)是在空氣密度只有地球1%的火星表面飛起來，旋翼轉(zhuǎn)速至少要達(dá)到地球直升機(jī)螺旋葉旋轉(zhuǎn)速度的5倍，另外還要面臨零下90度的惡劣天氣。

“毅力號(hào)”主要靠放射性同位素核電池供能，來維持儀器運(yùn)轉(zhuǎn)和寒冷天氣保暖。“祝融號(hào)”靠太陽能充電，設(shè)計(jì)壽命只有“毅力號(hào)”的四分之一。

“祝融號(hào)”的優(yōu)勢(shì)還是在材料和通信上。比如“祝融號(hào)”的熱控材料是新型保溫材料——納米氣凝膠，很輕，隔熱性能好。它的太陽能面板也不會(huì)被灰塵給封印，因?yàn)槊姘蹇梢哉{(diào)節(jié)角度，甚至可以豎起來，而且面板上也有一層特殊涂層，不容易粘灰。

“祝融號(hào)”還采用了鋁蜂窩夾層材料、鋁基碳化硅、復(fù)合纖維材種新材料，能提升火星車的高耐磨性和穩(wěn)定性，基礎(chǔ)零部件都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，元器件國產(chǎn)化率也超過90%。它收集到的數(shù)據(jù)需要傳輸給還在天上轉(zhuǎn)圈的“天問一號(hào)”，然后由“天問一號(hào)”轉(zhuǎn)發(fā)給地球。

為了保險(xiǎn)起見，我們和歐洲人商量好了，如果“天問一號(hào)”不能工作，可以讓歐洲的火星快車探測(cè)器幫忙。另外，“祝融號(hào)”上也攜帶了能直接與地球通信的天線，傳輸數(shù)據(jù)的速度比別的探測(cè)器要快。

“第二故鄉(xiāng)”火星

如果看火星的自然條件，你很難想象，我們?yōu)槭裁匆�去到這顆遙遠(yuǎn)的紅色星球探險(xiǎn)、開荒？

火星平均溫度為-60 ℃。大氣成分主要是二氧化碳，常有沙塵暴發(fā)生，大氣層僅為地球的0.7%，沒有完整的磁場(chǎng)，還沒有發(fā)現(xiàn)任何的生命體，有些像“死去的地球”。

NASA發(fā)布火星表面“金伯利”地質(zhì)景觀

火星尼利槽溝區(qū)域

可火星卻是太陽系內(nèi)，目前最適合人類生存的星體。

從排除法來看，太陽系中只有金星、地球、火星處于宜居帶，而金星的生存環(huán)境更惡劣，大氣壓強(qiáng)高達(dá)地球的92倍，平均溫度超過460攝氏度，比離太陽最近的水星的向陽面還熱，比起火星的荒蕪，金星更像是地獄。

火星最有吸引力的一點(diǎn)是，它有大量的固態(tài)冰，也就是有生命之源——水，這是它被稱為“第二故鄉(xiāng)”的最核心原因。

NASA獲得照片顯示，深色細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)約100米的條痕，推測(cè)是由水流沖刷形成

有研究表明，在46億年前到37億年前，火星表面存在大量江河湖泊，大氣層濃密，溫暖宜人，像地球一樣適合生存。這為探索火星提供了另一層動(dòng)力，就算找不到生命的存在，也能研究生命消失的原因。

尤其是當(dāng)我們?cè)诘厍蛏险��?jīng)歷一些前所未有的不確定性時(shí)，比如地球環(huán)境的不斷惡化、疫情病毒的無休止變異、稀有材料的緊缺，甚至行星撞擊地球等預(yù)言，都會(huì)讓我們不由自主地感到恐慌，從而將希望轉(zhuǎn)向另一種生存的可能性。

火星探索不管是出于國家競(jìng)爭(zhēng)、太空探索，還是商業(yè)化拓展，我們都可以看到新一輪的“火星潮”正興起，它不再只是創(chuàng)意產(chǎn)物，而逐漸形成較為合理的需求苗頭。

一輛火星車的著陸，或許就是一個(gè)平穩(wěn)的開始，此后我們對(duì)火星的構(gòu)想將加速成為現(xiàn)實(shí)。

“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠(yuǎn)生活在搖籃中�！�