即日起，阿聯(lián)酋“希望號”火星探測器、中國“天問一號”火星探測器和美國“毅力號”火星探測器將陸續(xù)奔赴火星。

　　多國火星探測器為什么會不約而同地選在這個時間窗口密集發(fā)射？各國的火星探測又各有什么特色？

　　阿拉伯世界的“希望”

　　火星的公轉(zhuǎn)周期幾乎是地球的兩倍，它們之間的距離一直在變化。中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院研究員陳杰告訴《中國科學(xué)報(bào)》，每隔大約780天也就是26個月，會出現(xiàn)地球與火星最接近的一刻。

　　而此前的兩三個月，就是發(fā)射火星探測器的窗口期。這個時候從地球發(fā)射探測器去火星，形象地說就是‘走最近的路’去火星。

　　“希望號”也稱為“酋長號”，是阿聯(lián)酋也是阿拉伯—伊斯蘭國家的第一個行星探測器，重1.5噸，攜帶高分辨率彩色數(shù)碼相機(jī)、紅外光譜儀和紫外光譜儀三臺儀器。

　　“希望號”此行預(yù)計(jì)將花費(fèi)7~9個月到達(dá)火星，屆時將環(huán)繞火星飛行，開始為期2~4年的科學(xué)數(shù)據(jù)采集。

　　陳杰認(rèn)為，“希望號”任務(wù)比較專一，瞄準(zhǔn)火星大氣研究?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)只能提供火星一小段時間的溫度和氣候信息。而如果“希望號”取得成功的話，其探測數(shù)據(jù)將會首次為科學(xué)家提供火星每年、每季、每天的全球氣候變化圖景。

　　“這將進(jìn)一步加深人類對火星氣象的了解，為尋找當(dāng)今火星天氣與遠(yuǎn)古火星大氣之間的聯(lián)系、研究氧和氫從火星大氣中散逸出去的機(jī)制、揭示火星大氣的演變、了解火星是否曾經(jīng)存在生命以及生命是如何消失的等問題提供重要支撐?！标惤苷f。

　　美國普林斯頓大學(xué)天體物理系和普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室研究員董川飛告訴《中國科學(xué)報(bào)》，“希望號”號稱第一個真正意義上的火星氣象衛(wèi)星。

　　了解火星上每日天氣和季節(jié)變化 （比如火星上常見的沙塵暴）對將來人類登陸乃至移居火星有重大意義。

　　阿聯(lián)酋2014年7月宣布“希望號”研制計(jì)劃，2020年7月發(fā)射，“希望號”2021年5月到達(dá)火星的時候正逢阿聯(lián)酋建國50周年。阿聯(lián)酋還表示將以“希望號”為起點(diǎn)，在2117年前在火星建立人類定居點(diǎn)。

　　一場“逐火”盛宴

　　“希望號”雖然承載著阿拉伯世界的雄心，但其背后還有許多其他國家科學(xué)家們的辛勤耕耘。

　　據(jù)董川飛介紹，阿聯(lián)酋的科學(xué)與工程團(tuán)隊(duì)對“希望號”的研制得到了美國多所高校和研究機(jī)構(gòu)的極大支持。

　　其中，相機(jī)與紫外光譜儀主要由美國科羅拉多大學(xué)大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)研發(fā)制造，紅外光譜儀主要由美國亞利桑那州立大學(xué)負(fù)責(zé)研發(fā)制造。整個“希望號”主要由科羅拉多大學(xué)大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)組裝制造。

　　陳杰介紹，為了實(shí)現(xiàn)火星探測和載人航天夢想，阿聯(lián)酋采用商業(yè)操作、國際合作的模式，邀請了200多位美國科學(xué)家和工程師參與。俄羅斯和歐洲還幫助培訓(xùn)阿聯(lián)酋航天員，2019年9月，阿聯(lián)酋航天員曼蘇里搭乘聯(lián)盟飛船進(jìn)入國際空間站。

　　此次“希望號”的發(fā)射，阿聯(lián)酋還與日本合作，利用日本的H-2A火箭。

　　1998年，日本曾發(fā)射了一顆同樣名為“希望號”的火星探測器，但由于一系列技術(shù)故障，該探測器沒有進(jìn)入環(huán)繞火星軌道。

　　“日本目前有一個金星軌道飛行器‘曉’正在研究金星大氣， 所以應(yīng)該已經(jīng)不存在發(fā)射火星探測器的技術(shù)問題?！倍w說，“日本目前的研究重點(diǎn)放在火星的兩個衛(wèi)星的樣本返回上，這比火星的軌道飛行器難度大很多?！?br>
　　另據(jù)了解，日本的“火星衛(wèi)星探查計(jì)劃”將于 2024 年發(fā)射， 計(jì)劃從“火衛(wèi)一”取樣并于 2029 年返回地球。

　　而美國也希望借“火星2020”項(xiàng)目重返火星，送“毅力號”火星車登陸火星。

　　從美國火星探測的規(guī)劃來看，“毅力號”是在前期的軌道器、著陸器和巡視器找到火星上有水的證據(jù)、探測火星內(nèi)部等之后，開始探索火星的可移居性，尋找生命跡象。

　　陳杰表示，“毅力號”任務(wù)有兩方面的創(chuàng)新：一是“站點(diǎn)緩存”?！耙懔μ枴笨梢允占鹦菐r石和土壤的巖芯樣品，放在火星表面的“緩存站點(diǎn)”。這將是首次從火星巖石和土壤中提取巖芯樣品，未來航天員可能會把這些樣品帶回地球進(jìn)行研究。二是“毅力號”攜帶了旋翼無人機(jī)登陸火星。

　　這是人類首次在另一個星球嘗試旋翼飛行?！耙懔μ枴甭涞睾螅麨椤皺C(jī)智號”的無人機(jī)會被放置在火星表面，在接收中繼指令后自主起飛，作為“偵察員”，發(fā)揮輔助作用。

　　對于中國而言，2011年，搭載在俄羅斯“福布斯—土壤”火星探測器內(nèi)部發(fā)射升空的“螢火一號”環(huán)火探測器，是中國火星探測計(jì)劃中的第一顆火星探測器。但由于“福布斯—土壤”變軌失敗，“螢火一號”沒有進(jìn)入火星軌道。

　　“如果說‘螢火一號’只是一次嘗試，那么‘天問一號’則是我國深空探測的跨越，是航天強(qiáng)國建設(shè)的重要標(biāo)志。”陳杰介紹，“天問一號”將搭載我國新一代大型運(yùn)載火箭長征五號發(fā)射，從研制到發(fā)射都是全自主的。

　　去火星探究生命的起源

　　火星路遠(yuǎn)行艱，究竟是什么吸引著各國的科學(xué)家，使多國耗費(fèi)如此大的人力物力發(fā)射探測器？

　　藍(lán)箭航天火箭研發(fā)中心總經(jīng)理戴政認(rèn)為，尋找火星是否存在或者曾經(jīng)存在生命的證據(jù)、解答生命起源和生命是否在宇宙中的問題，具有普遍性。同時，研究火星大氣和地質(zhì)等科學(xué)問題，對研究天體地質(zhì)和演化有很多的借鑒意義，對地球的環(huán)境變遷變化也有借鑒意義。

　　陳杰則認(rèn)為，火星探測是航天強(qiáng)國的重要標(biāo)志，我國首次自主的火星探測任務(wù)成功實(shí)施可進(jìn)一步縮短與美國、俄羅斯等在深空探測技術(shù)方面的差距，積累更多深空探測領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，推動我國在行星探測、空間科學(xué)、空間技術(shù)等方面的發(fā)展，使我國躋身全球深空探測領(lǐng)先者的行列。

　　陳杰介紹說，從探測器構(gòu)成看，我國的“天問一號”火星探測器設(shè)計(jì)成環(huán)繞器和著巡組合體兩部分，由于著巡組合體由著陸器和巡視器（火星車）兩部分構(gòu)成，實(shí)際上包括了三部分；美國火星探測器就是著陸器和巡視器兩部分構(gòu)成；阿聯(lián)酋的“希望號”則只是環(huán)繞探測器。


　　從探測目標(biāo)上看，我國的“天問一號”要實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”三個目標(biāo)，即環(huán)繞火星探測、著陸火星并進(jìn)行巡視探測；美國的探測器主要是“落、巡”兩個目標(biāo)；阿聯(lián)酋則是“繞”一個目標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞探測。

　　“將‘繞、落、巡’三種任務(wù)結(jié)合在一起，在世界上屬于首創(chuàng)。工程難度確實(shí)很大，但經(jīng)過艱苦努力解決了大量工程難題后，我們有信心、有把握完成這次探測任務(wù)?！标惤苷f。

　　據(jù)了解，到下一個火星探測窗口即2022年，歐盟與俄羅斯合作的“地外火星”任務(wù)將發(fā)射，去搜尋過去或現(xiàn)在（可能的）火星生命的生物特征。美國會發(fā)射火星樣本返回計(jì)劃，日本將發(fā)射火星衛(wèi)星樣本返回計(jì)劃。

　　更有意思的是，各國都已經(jīng)開始長遠(yuǎn)計(jì)劃并布局最終將人類送上火星的任務(wù)。美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）首席執(zhí)行官馬斯克表示，將從2022年開始向火星運(yùn)送貨物，為建立火星前哨站鋪路。

　　“這些任務(wù)都值得期待。人類探測火星的步伐一直在持續(xù)，還將繼續(xù)持續(xù)下去。”陳杰說。

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