列星安陳：中國(guó)的“天問”（上）

鄭永春

光陰荏苒，2020年夏季，又一個(gè)發(fā)射火星探測(cè)器的時(shí)間窗口到來了（這樣的時(shí)機(jī)每26個(gè)月1次），美國(guó)的“毅力號(hào)”火星車和阿聯(lián)酋的“希望號(hào)”火星探測(cè)器都在這個(gè)夏天升空，其中，“希望號(hào)”的發(fā)射任務(wù)由日本承擔(dān)。而就在火星探索的“新手”阿聯(lián)酋和“老手”美國(guó)之間，隨著海南文昌發(fā)射場(chǎng)的一陣轟鳴，中國(guó)以一項(xiàng)極具特色的火星任務(wù)，吸引了全球航天界和行星科學(xué)界的關(guān)注，那就是集“繞、落、巡”3項(xiàng)使命于一身的“天問一號(hào)”任務(wù)。

“日月安屬？列星安陳？”中國(guó)古代偉大的愛國(guó)詩人屈原在《天問》中的震撼之語，始終激蕩著無數(shù)中國(guó)人的心靈。中國(guó)航天界，以及千千萬萬的太空愛好者，多年來一直抱持著走向太陽系深空進(jìn)行科學(xué)考察的雄渾夢(mèng)想。自從1960年世界首個(gè)火星探測(cè)器發(fā)射以來，火星探測(cè)已經(jīng)有60年的歷史，這些探測(cè)成果給中國(guó)提供了真實(shí)可靠的經(jīng)驗(yàn)。而中國(guó)探月工程在過去10多年內(nèi)連戰(zhàn)連捷，更是給火星探測(cè)器的研制凝聚了人才，積累了經(jīng)驗(yàn)，樹立了信心。

火星探測(cè)的三國(guó)演義

《三國(guó)演義》在中國(guó)膾炙人口，婦孺皆知。當(dāng)時(shí)，魏、蜀、吳3個(gè)國(guó)家長(zhǎng)年征戰(zhàn)，合久必分，分久必合。2020年7月，是每逢26個(gè)月開啟1次的火星探測(cè)器發(fā)射窗口，中國(guó)、美國(guó)、阿聯(lián)酋上演了一出火星探測(cè)的三國(guó)演義。

2020年7月20日05：58，阿聯(lián)酋的“希望號(hào)”火星探測(cè)器在日本發(fā)射升空，計(jì)劃2021年阿聯(lián)酋成立50周年時(shí)進(jìn)入火星軌道。該探測(cè)器原定于7月15日發(fā)射，因?yàn)樘鞖獠患淹七t。

希望號(hào)重1.5噸，是阿聯(lián)酋乃至阿拉伯世界的第1個(gè)火星探測(cè)器，代表了阿拉伯世界探測(cè)深空的雄心。但阿聯(lián)酋在火星探測(cè)方面缺少基礎(chǔ)，美國(guó)科研機(jī)構(gòu)承擔(dān)了全部3個(gè)載荷的研制和探測(cè)器的總裝，發(fā)射則由日本的H-2A火箭承擔(dān)。阿聯(lián)酋的科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)深度參與了研制工作，他們認(rèn)為自己很好地?fù)?dān)當(dāng)了學(xué)徒的角色。

北京時(shí)間7月30日19：50，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）當(dāng)下最先進(jìn)的火星車“毅力號(hào)”從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地41號(hào)發(fā)射臺(tái)發(fā)射升空。

毅力號(hào)火星車將于2021年2月登陸在Jezero環(huán)形山內(nèi)一片由河流沖擊形成的三角洲平原上，目的是尋找形成于35億年前的古代微生物生命跡象。有了2013年登陸火星的好奇號(hào)火星車奠定的良好基礎(chǔ)，毅力號(hào)將開展更大膽的探索，火星車上的核電源可以持續(xù)使用14年，僅相機(jī)就有23臺(tái)，還首次搭載了1架無人機(jī)，將在火星稀薄的大氣層中起飛，有望大大提升火星車的作業(yè)效率。毅力號(hào)將收集和存儲(chǔ)可能包含外星生命最初證據(jù)的地質(zhì)樣品，計(jì)劃在下一次火星任務(wù)中將它們帶回地球。美國(guó)此前已經(jīng)實(shí)施過20次火星探測(cè)任務(wù)，具有豐富的經(jīng)驗(yàn)積累，完成了迄今為止所有的火星表面登陸任務(wù)。

2020年7月23日12：41，中國(guó)在海南文昌發(fā)射場(chǎng)用長(zhǎng)征五號(hào)火箭成功發(fā)射了“天問一號(hào)”火星探測(cè)器，目前脫離地球引力，完成了第1次中途變軌。

令人欣慰的是，中國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭在保持極高成功率的同時(shí)，運(yùn)載能力的提高有目共睹。長(zhǎng)征五號(hào)火箭在砥礪之后逐漸成熟，為嫦娥五號(hào)月球采樣返回、火星探測(cè)、發(fā)射飛往太陽系其他行星的探測(cè)器提供了運(yùn)力保障。天問一號(hào)這顆在中國(guó)深空探測(cè)史上注定要占據(jù)顯要位置的探測(cè)器（確切說是三件套的探測(cè)器），信心滿滿而又嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致地踏上了它的征途。在本次火星探測(cè)器發(fā)射窗口發(fā)射的3個(gè)火星任務(wù)均已成功實(shí)施，在新冠疫情仍在肆虐的當(dāng)下，尤為可貴。

氣吞山河的名字

2011年，搭載在俄羅斯“火衛(wèi)一-土壤”探測(cè)器上的“螢火一號(hào)”，因俄方火箭故障而遺憾謝幕，讓中國(guó)人更加堅(jiān)定了獨(dú)立自主研制火星探測(cè)器的想法。其實(shí)，早在2007年，中國(guó)第一個(gè)月球探測(cè)器嫦娥一號(hào)發(fā)射成功之前，中國(guó)科學(xué)家和航天工程師就開始了自主火星探測(cè)任務(wù)的論證。當(dāng)時(shí)的背景是，在嫦娥一號(hào)任務(wù)取得成功之后，嫦娥一號(hào)的備份星該飛向哪里？其中有兩種不同的意見，一種認(rèn)為，既然嫦娥一號(hào)已經(jīng)完成了對(duì)全月球的遙感探測(cè)，備份星就不應(yīng)該繼續(xù)探測(cè)月球，而應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)改造后，去探測(cè)其他天體，首選目標(biāo)就是火星。另一種意見認(rèn)為，備份星是為月球探測(cè)準(zhǔn)備的，當(dāng)然應(yīng)該繼續(xù)探測(cè)月球，為后續(xù)探月任務(wù)服務(wù)。

兩種意見爭(zhēng)論的結(jié)果當(dāng)然已經(jīng)明了，嫦娥一號(hào)的備份星，也就是后來的嫦娥二號(hào)，為它確立的探測(cè)目標(biāo)仍然是月球，但飛行的軌道高度更低，獲得的遙感圖像分辨率高達(dá)7米。嫦娥二號(hào)任務(wù)為嫦娥三號(hào)登陸月球選定了著陸區(qū)，試驗(yàn)了著陸相關(guān)技術(shù)，飛抵地月引力平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了近距離飛越4179號(hào)小行星。作為一顆備份星，嫦娥二號(hào)的成就可以說是相當(dāng)出色的，但火星探測(cè)也因此而暫時(shí)擱置。

一個(gè)國(guó)家的航天能力譜系中如果只限于地球附近，而不包含深空探測(cè)，那么，這個(gè)國(guó)家就算不上真正意義上的航天強(qiáng)國(guó)。火星作為太陽系內(nèi)環(huán)境與地球最為相似的行星，自然也是深空探測(cè)的焦點(diǎn)，是牽引航天技術(shù)跨越式發(fā)展的前沿領(lǐng)域。

2016年4月24日，在我國(guó)第1個(gè)“中國(guó)航天日”新聞發(fā)布會(huì)上，國(guó)家航天局宣布了兩條重要信息，一是我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)已經(jīng)批準(zhǔn)立項(xiàng)，二是嫦娥四號(hào)將實(shí)現(xiàn)航天器第一次在月球背面著陸。

從2016年開始，火星探測(cè)器的研制緊鑼密鼓地展開。而經(jīng)過曠日持久的公開征集和討論，“天問”這個(gè)氣吞山河的名字終于在2020年4月脫穎而出。如果你覺得“天問”二字并沒有突出這次的探測(cè)對(duì)象——火星的具體特點(diǎn)，那就是你還不夠了解它背后更加值得期待的藍(lán)圖：“天問”之名不只是用來命名火星探測(cè)器的，而是中國(guó)今后對(duì)太陽系各個(gè)行星進(jìn)行探測(cè)的系列任務(wù)的總稱。

楚騷古韻遐想列星安陳，華夏新聲親察七曜何貌。天問一號(hào)火星探測(cè)任務(wù)，是中國(guó)行星探測(cè)（PEC）這部史詩的亮麗開篇，是朝著建立中國(guó)深空探測(cè)工程技術(shù)體系發(fā)出的“第一問”。相比10年前的螢火一號(hào)，天問一號(hào)無論是在技術(shù)能力上，還是建立在經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上的信心，以及對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略的規(guī)劃上，都完成了全面的升級(jí)。面對(duì)這個(gè)“大考”一般的問題，中國(guó)人選擇了一個(gè)特別具有挑戰(zhàn)性的作答方式。