“祝融號”著陸：中國正式入局火星探測

彭丹妮

5月19日，中國國家航天局發(fā)布天問一號任務(wù)探測器著陸過程兩器分離和著陸后“祝融號”火星車拍攝的影像，圖像由火星車前避障相機拍攝，正對火星車前進方向。圖中可見坡道機構(gòu)展開正常;圖像上部的兩個伸桿為已經(jīng)展開到位的次表層雷達;前進方向地形清晰。圖/中國國家航天局

5月22日，國家航天局發(fā)布“祝融號”火星車攜帶的前避障相機和后避障相機拍攝的駛離著陸平臺過程，這些最新的火星表面影像，讓全世界共同見證：“祝融號”終于踏上“熒惑”，開啟巡視探測之旅。至此，中國已成為美國、俄羅斯以外，世界上第三個實現(xiàn)登陸紅色星球的國家。

1962年9月，肯尼迪發(fā)表了一段被后來人稱之為“月球演說”的演講。在這次演講中，他放出豪言壯語——美國要在20世紀60年代結(jié)束前把人送上月球，這被看作美蘇月球競賽的挑戰(zhàn)書。

2010年，在肯尼迪航天中心的一次演講中，奧巴馬宣布，美國要在2030年代將宇航員送往火星。他說，“我們已經(jīng)為美國太空事業(yè)的下一篇章設(shè)定了一個明確的關(guān)鍵目標(biāo)?！?/p>

奧巴馬的“火星演說”標(biāo)志著人類對火星的探索進入了一個新的時期：亦即載人登火。但彼時，中國尚未真正意義上地參與過火星探測。這一年，孫家棟、戚發(fā)軔、龍樂豪、徐匡迪等八位院士聚在一起討論，希望盡早開展火星探測工作，國防科工局隨即開始組織相關(guān)的論證。

國家航天局原局長欒恩杰曾在2016年撰文寫道，中國原本有能力在2013年實現(xiàn)火星探測，但由于多種原因，當(dāng)時沒能實現(xiàn)?！暗祟愄剿骰鹦堑牡谌齻€時期我們趕上了，我們不應(yīng)失去這個機會。”

在2020年7～8月的火星探測窗口，中國首個火星探測任務(wù)“天問一號”發(fā)射，就在前后幾天，阿聯(lián)酋“希望號”與美國“毅力號”也分別出發(fā)了。“希望號”僅僅是環(huán)繞火星以研究火星大氣，但“毅力號”卻絕對是“天問一號”的競爭對手。中美火星任務(wù)將會在科學(xué)探索上較量，也都會為將來在火星取樣、載人登火等更長遠的賽道上競爭打個頭陣。

火星探測競賽史

火星上第一個來自人類的物體，是1971年12月蘇聯(lián)發(fā)射的“火星3號”，但它在著陸僅20秒后就迅速失聯(lián)，連拍攝的第一張火星照片都沒能傳全。直到4年后的1975年，美國發(fā)射的“海盜1號”和“海盜2號”著陸器，才真正成功地著陸并開展了工作。

1960年代，在人造地球衛(wèi)星和月球探測器發(fā)射不久后，人類就開始了遙遠的火星探測之旅，它最初是作為一種體現(xiàn)政治優(yōu)越性的象征而存在的。在美蘇太空爭霸的大背景下，1960～70年代，兩個勁敵互不放松，步步制衡，然而，就像“火星3號”的命運一樣，蘇聯(lián)勢頭強勁，但其發(fā)射的20多個火星探測器基本以失敗告終。

“火星對俄羅斯人來說算是一個墳?zāi)埂?，業(yè)內(nèi)專家這樣形容說，而美國不僅成為那場競賽中的絕對贏家，一直到今天，美國無疑都是全球火星探測領(lǐng)域最富有經(jīng)驗和成果的國家。

1964年11月28日，美國“水手4號”探測器在火星外面掠過，拍攝了火星表面的第一張?zhí)貙懻掌?969年初，美國又發(fā)射了“水手6號”和“水手7號”，發(fā)回了一些數(shù)據(jù)，且向地面?zhèn)魉土?00張火星照片。

在1971年的發(fā)射窗口，美國和蘇聯(lián)迎來了激烈的“火星爭奪賽”。在短短21天里，美蘇相繼發(fā)射了5顆火星環(huán)繞器。最終，美國國家航空航天局（NASA）后出發(fā)的“水手9號”卻率先到達，于1971年11月14日進入環(huán)火星軌道，成為人類第一個火星環(huán)繞器。自此，人類終于可以駐留在火星附近長期觀測了。

“水手9號”“火星2號”與“火星3號”抵達火星時，恰好趕上火星沙塵暴。只有“水手9號”迅速調(diào)整了狀態(tài)，堅持到了沙塵暴平息，最終獲得了遠優(yōu)于其他兩個探測器的探測成果。僅就拍照這一項，“水手9號”就拍攝了并傳回了7000多張火星表面照片，利用它發(fā)回的數(shù)據(jù)，科學(xué)家繪制了火星85%的地圖。

早在19世紀晚期，人們通過望遠鏡就可以直接看到火星表面的特征。當(dāng)時的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)火星上有很多溝渠一樣的形狀，人們興奮地認為，這是當(dāng)時火星文明挖出來的一些類似運河的東西。然而，“水手”系列探測器傳回來的關(guān)于火星大氣和表面的更為詳細的數(shù)據(jù)，打破了這一廣泛持有的觀點。這些數(shù)據(jù)揭示了火星真正引人注目的特征：它擁有太陽系中最大的火山，沙塵暴經(jīng)常橫掃過它的平原，以及這里有迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大峽谷之一——與美國大陸一樣長的峽谷。

1975年8～9月，美國兩個先進的“海盜號”火星探測器發(fā)射，實現(xiàn)了早期火星探測三部曲的最后一部——火星軟著陸?！昂１I1號”著陸器發(fā)回的全彩圖片讓人們意識到，這是個空曠、貧瘠、亂石遍布的星球，富含鐵元素的土壤因為氧化而顯得一片橙紅。

“海盜計劃”是人類火星探測史上最昂貴的計劃之一，共耗資10億美元，但獲得的成果也舉世矚目。進入1980年代后，隨著蘇聯(lián)解體、太空競賽意識的極大削弱，使兩國月球、火星乃至行星探測的熱情急劇下降，美國這一時期將重點放在空間站的建設(shè)。與月球探測類似，火星探測一度進入了約20年的沉寂時期。

欒恩杰將早期這段歷史看作是技術(shù)能力實現(xiàn)期，主要驗證了飛掠、環(huán)繞、踏足火星的工程先進性。但在1992年之后，科學(xué)目標(biāo)開始決定火星探測的設(shè)計、儀器搭載等等。“從1992年開始，我覺得才是真正以科學(xué)驅(qū)動的新一波火星探測熱潮。”中國國家天文臺行星科學(xué)家鄭永春在接受《中國新聞周刊》采訪時也表示。繼美國和蘇聯(lián)后，上世紀90年代，日本、歐洲和印度也相繼加入火星探測行動。

從1992年開始，以美國“奧德賽”號與歐盟“火星勘探軌道器”為標(biāo)志的一系列環(huán)繞、落火、就位探測、火星車巡視探測，包括“火星快車”“機遇號”“勇氣號”“鳳凰號”和“好奇號”任務(wù)等，都在普查的基礎(chǔ)上，聚焦某些有限的重點科學(xué)研究項目進行探測。