從“玉兔”到“祝融”：中國航天邁向星辰大海的見證者

毛新愿

2021年6月11日，國家航天局在北京舉行天問一號探測器著陸火星首批科學影像圖揭幕儀式，公布了由祝融號火星車拍攝的著陸點全景、火星地形地貌、“中國印跡”和“著巡合影”等影像圖，這標志著我國首次火星探測任務取得圓滿成功。

自從二十世紀五十年代人類開啟航天時代以來，我們對世界的認知不斷地發(fā)生著變化。無論是地球上的天氣預報、通信服務、導航定位等與生活息息相關的科技，還是離開地球后的載人航天、月球登陸、深空探測等與星辰大海夢想相關的探索，航天技術正在逐漸改寫人類的歷史進程，航天科技無愧為人類進入文明社會以來的最高成就之一。

中國航天作為后起之秀，經(jīng)過幾十年的厲兵秣馬，在進入二十一世紀后開始一鳴驚人，展現(xiàn)出讓世界不可小覷的力量，最重要的標志就是嫦娥探月、天問一號火星探測等科學類深空探測任務的突飛猛進，所有相關探測任務全部成功。從月球到火星，每一步都是巨大的跨越。

2007年10月，嫦娥一號掀開嫦娥探月工程大幕;2010年10月，嫦娥二號發(fā)射，進一步對月球全面研究，飛到了距離地球150萬千米的日地拉格朗日二點，再近距離飛掠圖塔蒂斯小行星;2013年12月，嫦娥三號和玉兔一號著陸月球，代表人類時隔37年再次訪問月球表面;2018年5月到2019年1月，借助鵲橋號通信中繼衛(wèi)星，嫦娥四號和玉兔二號實現(xiàn)人類探測器首次在月球背面軟著陸，并一直工作至今;2020年11月到12月，由軌道器、返回器、著陸器和上升器四大部分構成的嫦娥五號，經(jīng)過一系列復雜操作，成功將1731克月球樣本土壤帶回地球，這是人類時隔44年再次帶回月球樣本！

中國的“天問”系列行星探測計劃，則是中國航天人解答兩千多年前屈原在長詩《天問》中發(fā)出的 “九天之際，安放安屬？”和“日月安屬，列星安陳？”兩個曠世之問的實際行動，第一站就是火星。基于嫦娥探月工程的積累，天問一號在一次任務中同時挑戰(zhàn)“環(huán)繞”“著陸”“巡視”三大工程目標，實現(xiàn)對火星從天到地的立體觀測。目前，天問一號環(huán)繞器在火星上空忙碌運行，祝融號火星車已經(jīng)在火星表面開始正常工作，科學研究數(shù)據(jù)正在陸續(xù)傳回。地球到火星雖有5500萬到4億千米遠，但是被天問一號變成了“地火零距離”！

在地外天體探測方面，人類主要有四大類任務：驚鴻一瞥的“飛掠”，登高望遠的“環(huán)繞”，觀天測地的“著陸”和自由移動的“巡視”。其中“飛掠”類任務不會入軌環(huán)繞，是兼職任務或早期技術不成功時的無奈之舉;“環(huán)繞”類任務能從整體上長期觀測天體，但畢竟飛在高空無法“近距離接觸”;“著陸”類任務往往只能定點，無法移動，限制了進一步進行科學研究。

而“巡視”類任務，是人類地外天體探測的最高成就所在。一方面，它本身可以自由移動，攜帶多種科學儀器到多地探測多個有價值的研究目標，大大豐富了科學產(chǎn)出價值;另一方面，它背后的成功，往往需要“環(huán)繞”類任務進行前期鋪墊，選擇目標著陸區(qū)域、服務于信號中繼轉發(fā)等，也需要“著陸”類任務積累的技術完成至關重要的著陸過程。因此，任何一個巡視器的成功運轉，背后都是一整套工程技術和科學技術的成熟體系。

嫦娥三號和玉兔號的兩器互拍 國家航天局

玉兔號和玉兔二號是月球巡視器，是嫦娥探月工程的“精華”，它們分別位于月球的正面和背面。月球被地球潮汐鎖定，自轉一周的時間與圍繞地球公轉一周的時間相同，約為28天，這也導致了月球上白天和黑夜的時間比較漫長。月球幾乎沒有大氣，白天和黑夜的溫差巨大，在100攝氏度到零下200攝氏度之間變化。白天，三結砷化鎵太陽能電池板收集能量，讓“玉兔”們?nèi)ぷ鳎谠虑颉罢纭睍r停下休息;夜晚時，“玉兔”們則需要進入休眠狀態(tài)等待喚醒，熬過漫漫長夜，還需要使用放射性同位素钚-238“核電池”釋放的熱量進行保溫并嘗試發(fā)電。

玉兔二號還是個國際化的“小兔子”。在嫦娥四號和玉兔二號的幾個核心設備中，低射頻電探測儀是與荷蘭合作的，月表中子與輻射劑量探測儀是與德國合作的，中性原子探測儀是與瑞典合作的。直到2021年6月，玉兔二號依然在月球背面正常工作，作為唯一觸碰過月球背面的巡視器，它為人類帶來了大量有關月球的科研課題和科學產(chǎn)出。

在“玉兔”們的基礎上，祝融號更是中國巡視器技術極致的體現(xiàn)。火星的環(huán)境比月球的還要嚴苛，它距離太陽更遠，太陽能密度只有地月系附近的40%左右;火星上地形地貌也更加復雜，會對運動系統(tǒng)造成較大的威脅;火星上還會時常發(fā)生全球性的沙塵暴，不僅影響太陽能的獲取，還可能對科研儀器造成較大威脅。

祝融號的外觀結構 人民畫報

為此，祝融號進行了全方面升級。它使用4片巨大的蝴蝶形太陽能電池陣列確保太陽能收集效率，電池陣列使用了防塵涂層技術，應對火星“極端天氣”。在夜晚時，納米級氣凝膠和正十一烷集熱窗等溫控技術為科研儀器保駕護航。它的機身使用可升降主動懸架結構，6個輪子均獨立驅動，可自由轉向，多輪懸空時依然可以自由移動。通過“蠕動”“蟹行”和“踮腳”等復雜機械操作，這輛“火星六驅越野車”也可以在惡劣地形上縱橫馳騁。

作為我國首次火星探測任務的焦點，祝融號也攜帶了6臺科學儀器。導航地形相機，可拍攝火星高清廣角大圖，這是廣大航天愛好者最期待的“美圖”來源;多光譜相機，可獲得巖石土壤光譜數(shù)據(jù)，助力全球科學家研究火星演化過程;表面成分探測儀，實實在在的“黑科技”，激光誘導擊穿光譜儀能在數(shù)米外用激光將巖石燒蝕成等離子體，然后利用短波紅外光譜顯微成像儀遠程分析;此外，還有次表層探測雷達“刺穿”地面，探測火星土壤和淺層地下的結構;表面磁場探測儀，探索火星支離破碎的偶極磁場的秘密;氣象測量儀，則能了解火星表面的“風云變幻”。

隨著中國航天不斷取得各種突破性成就，民眾的熱情正在快速提升，中國航天人也通過創(chuàng)意設計將更多的中國文化元素融入航天任務中，不斷為大家奉上一場場文化盛宴，讓民眾分享中國航天帶來的成就感。

從命名方面，“鵲橋”“嫦娥”“玉兔”“天問”“祝融”等都選擇了中國幾千年歷史傳說中關于宇宙、月球和太空想象出來的浪漫名字。例如祝融號的命名，經(jīng)過了全球征名、專家評審、網(wǎng)絡投票等層層遴選，最終選擇了這個中國“火神”去觸碰火星。這不僅是中國文化長時間沉淀的結果，也是新時代中國人文化自信的見證。這種例子在中國航天比比皆是，“天宮”“神舟”“天舟”“墨子”“悟空”“慧眼”“張衡”“風云”“北斗”，這些都成為中國航天器的名字，浪漫無比。

祝融號火星車上的“火”、車轍上的“中”和著陸平臺上的冬奧會吉祥物圖片 國家航天局

在具體工程實踐中，在滿足工程應用需求后，航天人也通過精妙的設計滿足民眾的熱情。例如2021年6月11日，國家航天局正式公布了祝融號著陸火星后與著陸平臺的高清合影大圖，這種合影方式也開創(chuàng)了人類地外天體著陸任務的先河，完成這個創(chuàng)意動作的是獨立的分離相機：祝融號先把它放到約10米遠后，再返回著陸平臺附近，一起對著自拍相機完成合影，這個創(chuàng)意讓人眼前一亮。

此外，祝融號的輪子上也刻了“中”字，它的每一圈運動，都會在火星上印下中國的痕跡。在它的“眉頭正中心”位置，是一個“火”字，來自南宋官印“桓術火倉之印”。在著陸平臺的國旗旁邊，還帶有北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”和北京冬殘奧會吉祥物“雪容融”的圖像。每一點設計，都是一種獨特的浪漫！

在社交平臺上，“玉兔”和“祝融”也體現(xiàn)了中國航天科普的巨大進步。讓它們吸粉無數(shù)的原因，不僅在于它們是各種官方信息的推介平臺，讓大眾第一時間獲取最新消息，還在于它們有時幽默風趣、有時可愛“呆萌”的語言帶來的親近感。從“玉兔”到“祝融”，擬人化的科普互動瞬間拉近了與普通大眾、特別是年輕用戶的距離，讓原本高精尖的天文探索引發(fā)共鳴，也為科普“出圈”拓展了用戶基礎，打開了想象空間。對所有網(wǎng)友來說，“玉兔”“祝融”等探測器的每一條微博，都是國家太空探索事業(yè)取得突破的珍貴記載，值得共同見證！