探測火星上的秘密

高峰

火星上是否曾經存在過生命？火星與太陽系是怎樣起源及演化的？未來能否將火星改造成人類可居住的星球？這些問題讓科學家們迫切希望從火星上找到答案。

中國首次火星全球遙感與區(qū)域巡視探測任務已獲批立項，首個火星探測器預計2020年發(fā)射飛往火星。

中國火星探測器由環(huán)繞器和著陸巡視器組成。從地球到火星距離4億公里，探測器從地球飛到火星的時間會根據發(fā)射的窗口期不同而有所差別，大約為6～12個月。

探測器接近火星后，首先要讓它被火星引力捕獲，成為環(huán)繞火星飛行的探測器。探測器在環(huán)繞軌道上做一些軌道調整，同時對儀器進行檢測，還將對火星的形貌開展探測。

之后，在合適時機，與環(huán)繞器分離的著陸巡視器將進入火星大氣，著陸到火星表面并釋放火星車，開展巡視探測。與此同時，環(huán)繞器繼續(xù)在軌道上進行科學探測，并為火星車提供對地面的數據中繼服務。

中國的火星探測任務形式在國外是沒有過的。美國的探測環(huán)繞就是環(huán)繞，巡視就是巡視。還從來沒有哪個國家一次任務就同時實現(xiàn)環(huán)繞和著陸巡視。

國外在火星著陸任務之前都有環(huán)繞衛(wèi)星在火星附近，可以對著陸過程以及著陸后的數據通信提供及時支持。而中國的火星著陸巡視器是環(huán)繞火星不久后，就要與環(huán)繞器分離并降落，這對于著陸后的火星車自主能力提出了更高要求。

這次任務最核心、最難的地方，就是探測器進入火星大氣后氣動外形和降落傘減速的過程，并且只有一次機會，必須成功。由于地球與火星距離遙遠，整個過程無法由地面實時控制，必須依靠探測器自主完成。

自20世紀60年代以來，國際上已實施的42次火星探測任務，成功率僅為52%。火星大氣具有很高的不確定性，有些因素我們還沒有認識透，比如火星大氣的變化規(guī)律、風暴時的特性等。如果降落那天真的起了塵暴，就不能降落。

由于沒有那么多的推進劑來抵消那么高的速度，所以登陸火星時，99%以上的減速都是靠火星大氣的作用。然而，火星的大氣和降落傘減速與地球上的相似度不到50%，而且火星的大氣難以在地面模擬。

由于中國火星車將使用太陽能供電，從光照角度考慮，最理想的地方是火星赤道附近，但是火星赤道附近的地形復雜。另外，由于登陸火星99%以上的減速是靠大氣減速，因此著陸點海拔越低減速時間越長，登陸越安全。

綜合考慮地形復雜度、高程、光照條件、溫度等因素，火星比較適合著陸點在北緯5°～30°的區(qū)域。

我國火星探測任務有五大科學目標：火星形貌與地質構造特征、表面特征與水冰的分布、火星表面物質組成、火星大氣的電離層以及火星表面氣候環(huán)境的特征、火星的物理場與內部結構。