天問·火星

朱國順

4月24日，在中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射50周年紀(jì)念日，中國宣布了第一位火星使者的名字：“天問一號”。按照計劃，它將在2020年7月搭乘長征五號火箭，遠(yuǎn)征太陽系的另一顆行星火星。這將是中國出發(fā)迄今最遠(yuǎn)的一次旅行。

“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？”這是屈原在《天問》里提出的課題，如今中國航天人將派出使者，試圖去解開屈原之問。中國的行星探測任務(wù)被命名為“天問”系列，最先出發(fā)的是“天問一號”，這是在以特殊的方式向先賢致敬。

探尋別的星球上的秘密，一直以來是人類仰望星空之際孜孜以求的夢想與追求。隨著現(xiàn)代航天科技的進(jìn)步，這樣的追求逐步從夢想化為了現(xiàn)實。但是宇宙過于浩瀚，太陽系、銀河系、河外星系，各個星球之間的距離相對于人類現(xiàn)在所及的飛行速度來說依然過于遙遠(yuǎn)，當(dāng)代的航天科技能力要飛出太陽系就需要3萬年。作為距離地球較近、自然環(huán)境與地球最為相似的行星火星，因而成了人類深空探測的熱點，迄今人類對其它行星的實際探測僅限于火星，蓋源于此。

雖然火星是地球的“近鄰”，實際上兩者距離最近的時候約5600萬公里，最遠(yuǎn)達(dá)4億公里。在這樣的距離上，以第二宇宙速度每秒超過11公里的速度飛行，要飛一年多時間，以每秒30萬公里的光速發(fā)射電波，收到回音要十來分鐘，因而拜訪“近鄰”也是一件十分不容易的事情。也因此，從1961年至今，人類實施火星探測活動達(dá)45次，但成功和部分成功的任務(wù)一共僅有22次。

由于路途遙遠(yuǎn)，“天問一號”將先發(fā)射至地球-火星轉(zhuǎn)移軌道，隨后在地面測控系統(tǒng)支持下，通過多次軌道機(jī)動和中途修正，在近火點實施制動進(jìn)入環(huán)火橢圓軌道，運(yùn)行到選定的進(jìn)入窗口時探測器進(jìn)行降軌控制，釋放著陸巡視器。著陸巡視器進(jìn)入火星大氣層后，通過多級減速和著陸反沖軟著陸火星表面。屆時，中國將成為第二個實現(xiàn)火星表面巡視探測的國家。在最后的降落階段，由于電波傳送需要好幾分鐘的時間，地球上的控制人員已無法即時發(fā)送指令進(jìn)行控制，著陸只能按照程序自動進(jìn)行。

火星探測的一大挑戰(zhàn)是信號傳送。從上億公里外傳來的信息，沒有大口徑天線就無法接收。為此，國家在天津武清新建了70米高性能接收天線（GRAS-4），這是亞洲最大的單口徑全可動天線，重約2700噸，面積相當(dāng)于9個籃球場大小。4月25日，70米天線反射體完成了整體吊裝，預(yù)計將在今年10月具備火星探測數(shù)據(jù)接收能力。未來如果要接受最遠(yuǎn)處4億公里之遙微弱信號，可能需要加上密云的50米天線和40米天線，以及昆明的40米天線，4個天線同時接收數(shù)據(jù)進(jìn)行信號合成，才能完成火星探測數(shù)據(jù)的接收任務(wù)。

中國首次自主火星探測，將探究火星生命的存在和演化過程等問題，借此了解地球的演化歷史和預(yù)測地球的未來變化趨勢，同時也為人類開辟新的生存空間尋找潛在目標(biāo)，最終目的是為地球和人類社會的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

“天問一號”是中國行星探測的第一步，浩瀚星空的探索征途漫漫。太陽系由8大行星和185顆天然衛(wèi)星組成，在更加遙遠(yuǎn)的星空中，根據(jù)推算適宜人類居住的星球數(shù)量，至少有50多個。

星際航天，依靠人類現(xiàn)有航天技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。腦洞大開的科學(xué)家，目前能夠想象得到的最快運(yùn)動方式，只能是光速。但即使是每秒30萬公里光速，對于浩瀚星海來說依然過慢。并且如果能實現(xiàn)并利用這樣的速度，一個新的更大問題會出現(xiàn)：在光速條件下，世界是人類在今天無法想象的。

超越了人類認(rèn)知的未來，需要人類進(jìn)一步升華自己的認(rèn)知?；蛟S，這正是“天問”的意義。