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这就是中国优势 | 科技优势(五)天问落火:中国成第二个登陆火星的国家

华夏经纬网 > 新闻 > 热点聚焦      2022-07-05 17:16:18

这就是中国优势?科技优势

【导语】“可上九天揽月,可下五洋捉鳖,谈笑凯歌还。”这是一种豪情与诗意,也是当今中国正创造的奇迹。中国人对未知的好奇、对探索的渴望、对困境的思考以及对美好未来的期待,推开了一扇扇崭新世界的大门:空间探测、生物医药、人工智能、量子科学……中国科技创新的步伐从未停止。正如习近平总书记所说,一切伟大成就都是持续奋斗的结果,一切伟大事业都需要在继往开来中推进。新时代必将是大有可为的时代。


火星是太阳系中除地球之外最适宜人类居住的行星,探索火星是无数科幻小说的题材,也是无数航天人的梦想。2021年5月15日,中国首次自主火星探测任务“天问一号”着陆巡视器携带“祝融号”火星车成功降落于火星乌托邦平原南部,实现中国航天从地月系到行星际探测的跨越,中国成为第二个成功着陆火星的国家,也向世界宣告中国在行星探测领域已进入世界先进行列。

2020年7月23日,长征五号遥四号运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施中国首次火星探测任务——天问一号任务。(图源:新华社)

2020年7月23日,长征五号遥四号运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施中国首次火星探测任务——天问一号任务。(图源:新华社)


火星上首次留下中国印迹

就像对月球的憧憬一样,中国航天人对火星的兴趣一直都在。中国月球探测工程首席科学家欧阳自远曾多次表示,几百年后,火星或许会被改造为人类的“第二家园”。

然而,想要成功探测火星绝非易事。火星探测面临行星际空间环境、火星稀薄大气、火面地形地貌等挑战,同时受远距离、长时延的影响,着陆阶段存在环境不确定、着陆程序复杂、地面无法干预等难点。自1960年以来,多个国家先后进行了近50次火星探测项目,残酷的是,约有三分之二的探测器,尤其是早期发射的探测器,几乎都未能成功完成任务,火星亦因此有了“航天器坟场”之称:

1996年,俄罗斯“火星96”发射时发生爆炸;

1998年,日本“希望号”入轨失败;

1999年,美国“火星极地着陆者”着陆时坠毁;

2003年,英国“猎兔犬2号”着陆后失踪……

尽管屡屡遭受挫折,但人类探索火星的脚步从未停止过。中国首次火星探测任务于2016年正式批复立项,虽然起步相对较晚,但从立项开始就瞄准当前世界先进水平任务确定任务目标,再加上完整的航天工业体系及中国航天人的不懈努力,中国火星探测计划可谓进展神速。

2020年7月23日,天问一号火星探测器搭乘长征五号遥四号运载火箭从海南文昌航天发射场升空,经历202天4.75亿千米的深空飞行后,于2021年2月10日与火星交会,成功实施捕获制动进入环绕火星轨道。对预选着陆区进行了三个月的详查后,天问一号探测器于5月15日成功软着陆于火星乌托邦平原南部。5月22日,“祝融号”火星车驶达火星表面,开始在轨测试和巡视探测,就此开启了中国深空探测的步伐。截至2022年6月29日,天问一号任务环绕器和火星车均完成既定科学探测任务。

2020年10月1日,天问一号在宇宙深空中的飞行照片首次曝光。(图源:中国航天科工)

2020年10月1日,天问一号在宇宙深空中的飞行照片首次曝光。(图源:中国航天科工)

在中国航天发展史上,天问一号任务实现了6个首次:首次实现地火转移轨道探测器发射;首次实现行星际飞行;首次实现地外行星软着陆;首次实现地外行星表面巡视探测;首次实现4亿公里距离的测控通信;首次获取第一手的火星科学数据。

在世界航天史上,天问一号不仅在火星上首次留下中国人的印迹,而且通过一次发射完成火星环绕、着陆和巡视三大探测任务,这在世界航天史上尚属首次。据了解,美国“海盗一号”、“海盗二号”探测器也仅仅是通过一次发射实现了环绕和着陆两种探测目标。

对于天问一号的伟大突破,国际社会给予了高度评价。法新社指出,中国在追赶美俄两大太空强国的道路上又迈进了一大步,路透社则表示,1970年才发射首颗卫星,2003年就实现首次太空飞行,2021年首次登陆火星,中国航天的发展速度比任何国家都快了很多。


天问一号在火星上有新发现

天问一号任务经过近两年的飞行和探测,火星车和环绕器配置的13台科学载荷共获得约1040GB的原始科学数据,中国科学家们通过研究分析,陆续发表了新的科学发现和科研成果。

天问一号着陆火星首批科学影像图公布,由祝融号火星车拍摄的“着巡合影”图。(图源:国家航天局)

天问一号着陆火星首批科学影像图公布,由祝融号火星车拍摄的“着巡合影”图。(图源:国家航天局)

发现火星近期水活动迹象

中科院国家空间科学中心刘洋团队基于祝融号火星车获取的短波红外光谱和导航与地形相机数据,在着陆区发现了岩化的板状硬壳层,透过分析光谱数据发现,这些类似沉积岩的板状硬壳层富含含水硫酸盐等矿物。

研究团队推断,这些富含硫酸盐的硬壳层可能是由地下水涌溢或毛细作用蒸发结晶出的盐类矿物胶结了火星土壤后经岩化作用形成,这也标志着祝融号实现了国际上首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。

已有研究认为,火星在亚马逊纪时期气候寒冷干燥,液态水活动的范围和程度极其有限。祝融号在地质年代较为年轻的着陆区发现水活动的迹象显示,亚马逊纪时期的火星水圈可能比以往认为的更加活跃,也就是说,火星在亚马逊纪时期的水活动可能比以前认为的更活跃。这个发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义,并可供未来载人火星探测的原位资源利用。

天问一号近期拍摄的火星影像(图源:国家航天局)

天问一号近期拍摄的火星影像(图源:国家航天局)

祝融号着陆点更具火星地貌特征

哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室/机电工程学院教授丁亮及其同事分析了“祝融号”在前60个火星日收集的着陆点区域测量结果,其着陆点相较其他火星着陆点具有更强的火星地貌特征,其地表由风或水塑造。初步发现表明,祝融号将有望对火星北半球低地的表面环境演化带来见解。

据介绍,天问一号探测器和祝融号去年5月在火星北半球的乌托邦平原低洼地区着陆,该平原直径3200公里,为火星上最大的平原,其本是一处火山地区,历史可追溯到约33.2亿至33.6亿年前。科学家推测,该平原曾经可能存在过大量液态水体或冰,因火星北半球可能存在“古海洋”,而其位于推测的古海岸线内,故剖析其地形地貌、物质成分,对探索其地质演化历史、验证火星“古海洋”假说意义非凡。


2030年或实现火星采样返回

天问一号环绕器与火星合影(图源:国家航天局)

天问一号环绕器与火星合影(图源:国家航天局)

根据中国行星探测工程的整体规划,到2030年前后,中国将以火星探测为主线,开展小行星探测、火星取样返回和木星探测等任务。

针对未来的深空探测计划,中国探月工程总设计师吴伟仁今年3月表示,中国还会有天问二号、天问三号、天问四号等等陆续出台。中国准备在2030年之前实现火星采样返回,这比月球采样返回的难度大很多,首先要解决的问题就是要研制更大推力的运载火箭。后续,中国还准备进行太阳系边际探测,希望在2049年完成100个天文单位,到达距离地球150亿公里的地方。他说,中国的深空探测会长期持续,“能走多快走多快,能走多远走多远”。

此外,中国航天科技集团一院院长王小军在2021年全球航天探索大会上,透露了中国未来载人火星探测发展路线设想,并公布了载人火星探测任务的出发时间为2033年、2035年、2037年、2041年、2043年等。在开始载人探测前,中国将进行机器人火星探测,进行火星基地选址考察、原位资源利用系统建设等。

当然,中国的火星计划还有诸多关键技术难题。但就像中国首次火星探测任务天问一号总设计师张荣桥所说,“我们对宇宙的认知和了解仍然很肤浅。我们应该看到,摇篮之外的世界,无限广阔。创新永无止境。”天问一号拉开火星探测的序幕,而中国的深空探测还将眼光放向更远的星球,让我们期待下一次璀璨之光!


(资料来源:国家航天局、新华社、央视新闻、人民日报、澎湃新闻、中国航天报)



责任编辑:姚思寒
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