每經(jīng)記者｜劉春山 張虹蕾    每經(jīng)編輯｜鄭直 王嘉琦    

2000多年前，屈原寫(xiě)下長(zhǎng)詩(shī)《天問(wèn)》，向蒼天發(fā)出一百七十多個(gè)問(wèn)題。

2000多年后的2020年7月23日，“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器搭乘長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭升空，開(kāi)啟了我國(guó)首次自主火星探測(cè)任務(wù)。《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者有幸在現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證了中國(guó)航天探索的這一歷史性時(shí)刻。

中國(guó)為何要探測(cè)火星？火星探測(cè)的難點(diǎn)在哪里？“天問(wèn)一號(hào)”將執(zhí)行哪些任務(wù)？《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者展開(kāi)了調(diào)查分析。

7月23日，長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空，實(shí)施我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)（天問(wèn)一號(hào)任務(wù)） 新華社圖

“天問(wèn)一號(hào)”順利升空

7月23日的海南文昌，天朗氣清，到處綠意盎然，與往日并沒(méi)有太大的不同。但因?yàn)樘靻?wèn)一號(hào)探測(cè)器的發(fā)射，海南文昌吸引了全世界的目光。

由于火箭發(fā)射的原因，當(dāng)?shù)卣M(jìn)行了部分路段的交通管制，《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者早晨八點(diǎn)就驅(qū)車(chē)前往發(fā)射觀測(cè)地。早上9點(diǎn)多，在30多度的高溫下，附近觀賞發(fā)射的沙灘上已經(jīng)聚焦了大批人群。這其中有大批的航天愛(ài)好者，更有大批的學(xué)生群體，想要一睹天問(wèn)一號(hào)火箭的真容。

因?yàn)榇笈教鞇?ài)好者的到來(lái)，發(fā)射場(chǎng)周邊酒店的房?jī)r(jià)都漲價(jià)許多。一位來(lái)自廣西的航天愛(ài)好者告訴記者，他7月20日就來(lái)到了文昌，附近的酒店都滿房了，不得不住在了市區(qū)，今天早早地來(lái)到了發(fā)射場(chǎng)對(duì)岸的沙灘。

之前的7月17日上午，長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。23日凌晨開(kāi)始，天問(wèn)一號(hào)開(kāi)始加注燃料，9時(shí)許回轉(zhuǎn)平臺(tái)打開(kāi)。經(jīng)過(guò)耐心的等待，在23日上午12點(diǎn)40分左右，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在海南島東北海岸中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)，由長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭發(fā)射升空，開(kāi)啟了我國(guó)首次自主火星探測(cè)任務(wù)！

記者了解到，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)于2016年1月獲批立項(xiàng)，任務(wù)目標(biāo)是通過(guò)一次發(fā)射，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)，獲取火星探測(cè)科學(xué)數(shù)據(jù)，邁出我國(guó)行星探測(cè)的第一步。2016年4月，我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)正式立項(xiàng)，宣布將在2020年前后發(fā)射火星探測(cè)器。

這并非我國(guó)第一次嘗試探索火星。

九天微星軌道工程師吳霞對(duì)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示，我國(guó)曾在2011年嘗試向火星發(fā)射探測(cè)器“螢火一號(hào)”，搭載在俄羅斯的“福布斯-土壤號(hào)”火星探測(cè)器上一起發(fā)射。2011年11月9日，在哈薩克斯坦拜科努爾發(fā)射場(chǎng)，俄羅斯“天頂號(hào)”運(yùn)載火箭將“螢火一號(hào)”和“福布斯-土壤”號(hào)一同發(fā)射升空。但在進(jìn)入太空后，探測(cè)器變軌失敗，并未飛離地球進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道。

吳霞對(duì)記者表示，2011年俄羅斯發(fā)射的探測(cè)器并非直接進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道，而是計(jì)劃在地球軌道完成幾次變軌，通過(guò)多次加速后再逃離地球奔向火星。而此次“天問(wèn)一號(hào)”搭載的長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭，可以一次將五噸多的探測(cè)器直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道。

經(jīng)過(guò)將近10年的探索，中國(guó)航天積累了探月工程等經(jīng)驗(yàn)，在深空探測(cè)技術(shù)上有了一定技術(shù)積累，此次發(fā)射將自主進(jìn)行繞、落、巡，意味著在深空探測(cè)方面實(shí)現(xiàn)了大幅進(jìn)步。

值得一提的是，在此次探索火星之前，國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了探月工程等嘗試。吳霞分析稱，相比探月，火星的距離更遠(yuǎn)，環(huán)境也更為復(fù)雜，對(duì)通信能力、測(cè)控技術(shù)等都是巨大的考驗(yàn)。

約7個(gè)月后飛抵火星

公開(kāi)資料顯示，考慮到風(fēng)險(xiǎn)、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路線為1925年提出的“霍曼軌道”。該軌道每26個(gè)月才能出現(xiàn)一次，且最近“霍曼軌道”形成時(shí)間為2020年夏。

人類對(duì)地球的“姊妹星”火星的探測(cè)始于上世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)和美國(guó)率先展開(kāi)，后期日本、歐空局、印度相繼加入這一行列。幾十年來(lái)，火星探測(cè)成功率僅為一半左右。前蘇聯(lián)在1960~1988年間進(jìn)行了近20次探測(cè)任務(wù)，但沒(méi)有一次取得完全成功。在20世紀(jì)90年代以后，成功率才達(dá)到三分之二左右。

那么，火星探測(cè)究竟難在何處？國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席、中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光對(duì)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示，火星探測(cè)對(duì)于時(shí)間和距離的要求均十分嚴(yán)格。對(duì)探測(cè)器的深空通信、自主導(dǎo)航制導(dǎo)控制、自我故障檢測(cè)修復(fù)等功能有嚴(yán)格的要求。

以發(fā)射時(shí)間窗口為例，每26個(gè)月才有一個(gè)較好的發(fā)射機(jī)會(huì)，再等待可能又要兩年多，因而多個(gè)國(guó)家將在2020年發(fā)射火星探測(cè)器。

楊宇光認(rèn)為，火星探測(cè)是一個(gè)綜合性的宏觀工程，和一個(gè)國(guó)家整體的航天技術(shù)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)規(guī)模，特定技術(shù)領(lǐng)域先進(jìn)性密切相關(guān)。中國(guó)航天在這方面具備兩種先導(dǎo)的經(jīng)驗(yàn)，首先是衛(wèi)星和飛船從地球軌道上重返大氣層，其次是嫦娥三號(hào)和嫦娥四號(hào)在月面上的自主降落。理論上，把這兩樣技術(shù)結(jié)合在一起，對(duì)于火星探測(cè)器在火星實(shí)現(xiàn)安全著陸有參考意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)探月工程成功完成脫離地球的探測(cè)過(guò)程，這為深空探測(cè)技術(shù)積累了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)。不過(guò)，楊宇光指出，相比月球探測(cè)，火星探測(cè)的挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻。月球與地球距離約為36萬(wàn)~40萬(wàn)公里，而火星距離地球5600萬(wàn)~4億公里，地火最遠(yuǎn)距離約為地月距離的1000倍。此次“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射成功，將給未來(lái)開(kāi)展更加艱難復(fù)雜的任務(wù)奠定良好的基礎(chǔ)。

不過(guò)，探測(cè)器發(fā)射成功僅僅是走出了第一步。此后，“天問(wèn)一號(hào)”大約還需要經(jīng)過(guò)7個(gè)月的時(shí)間飛抵火星。吳霞對(duì)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示，在飛往火星的過(guò)程中，保證探測(cè)器與地面的通信并適時(shí)進(jìn)行軌道修正，是“天問(wèn)一號(hào)”能否進(jìn)入環(huán)火軌道的重要一步。“天問(wèn)一號(hào)”進(jìn)入環(huán)火軌道后的主要任務(wù)包括：一次性實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)“三步走”；開(kāi)展火星全球性和綜合性探測(cè)；并對(duì)火星表面重點(diǎn)地區(qū)精細(xì)巡視勘查等。“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器“三步走”中的每一步，都是對(duì)我國(guó)深空探測(cè)技術(shù)的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

國(guó)家航天局公布的信息顯示，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)的探測(cè)器由著陸巡視器（進(jìn)入艙和火星車(chē)）與環(huán)繞器組成?；鹦黔h(huán)繞器攜帶7臺(tái)儀器，火星車(chē)攜帶6臺(tái)儀器，此次任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層、磁場(chǎng)等進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，進(jìn)而有利于建立起對(duì)火星全面而基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。如果最終成功，這將是全世界首次在一次任務(wù)中完成三個(gè)目標(biāo)。

楊宇光解讀稱，火星探測(cè)器發(fā)射成功僅僅是第一步，入軌之后從地球出發(fā)，飛行半年多時(shí)間才能到達(dá)火星附近。在這個(gè)過(guò)程中，要適時(shí)進(jìn)行技術(shù)測(cè)量和位置修正，保障到達(dá)火星的精度。與此同時(shí)，要確保有充足的能源供應(yīng)。探測(cè)器前往火星需要完全擺脫地球引力，這意味著，強(qiáng)大的火箭是探測(cè)火星的先決條件。此外，在飛向火星的過(guò)程中，要確保各個(gè)平臺(tái)設(shè)備、荷載的科學(xué)探測(cè)設(shè)備完好。任何一個(gè)細(xì)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都可能導(dǎo)致整個(gè)任務(wù)的失敗。

此外，火星大氣密度低，環(huán)境十分復(fù)雜，探測(cè)器著陸的難度非常大。為了讓探測(cè)器在火星表面安全著陸，需要建立很多大型的地面實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行反復(fù)模擬驗(yàn)證。

國(guó)家航天局官網(wǎng)信息顯示，為確保我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)順利完成，我國(guó)天基測(cè)控系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)針對(duì)任務(wù)要求及特點(diǎn)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，完成了天鏈一號(hào)02星及天鏈二號(hào)01星系統(tǒng)任務(wù)適應(yīng)性改造等多項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)準(zhǔn)備。天鏈衛(wèi)星是我國(guó)地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，擔(dān)負(fù)著天基測(cè)控與數(shù)據(jù)中繼功能，主要為我國(guó)在軌航天器提供全球范圍內(nèi)的跟蹤與數(shù)據(jù)中繼支持，被稱為太空數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”。我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)中，這個(gè)團(tuán)隊(duì)將控制兩顆中繼衛(wèi)星接力跟蹤目標(biāo)，提供遙測(cè)數(shù)據(jù)中繼傳輸服務(wù)。

民營(yíng)商業(yè)航天值得期待

1996年以來(lái)，幾乎每個(gè)發(fā)射窗口都有火星探測(cè)器發(fā)射。美國(guó)宇航局（NASA）的“好奇號(hào)”探測(cè)器自2012年在火星著陸以來(lái)，一直不斷傳送令人驚嘆的火星照片。

2020年，除中國(guó)外，美國(guó)、阿聯(lián)酋等國(guó)家也明確于今年執(zhí)行火星探測(cè)任務(wù)。其中，美國(guó)航天局的“毅力”號(hào)火星車(chē)計(jì)劃在多次推遲后，最新計(jì)劃于7月30日發(fā)射升空，并帶上首架火星直升機(jī)“機(jī)智”號(hào)一同前往火星，尋找可能在火星上存在過(guò)的生命跡象，為“人類登陸和探索火星”探路。

不同于美國(guó)航天局的“一推再推”，原定于今年探測(cè)火星的歐洲航天局和俄羅斯航天局則放棄了此次完美的發(fā)射“窗口”，推遲計(jì)劃至2022年秋季。

那么，為何各個(gè)國(guó)家都“扎堆”探索火星呢？在楊宇光看來(lái)，各個(gè)國(guó)家積極探測(cè)火星，最終目的并非移居火星。由于火星和地球在很多方面有相似性，中國(guó)首次自主火星探測(cè)不僅在于探究火星生命的存在和演化過(guò)程等問(wèn)題，更可借此了解地球的演化歷史并預(yù)測(cè)地球的未來(lái)變化趨勢(shì)，同時(shí)也為人類開(kāi)辟新的生存空間尋找潛在目標(biāo)。探測(cè)和研究火星，可以更加全面了解太陽(yáng)系的歷史，繼而深入全面了解未來(lái)地球發(fā)展的趨勢(shì)，進(jìn)一步推動(dòng)人類生活的可持續(xù)發(fā)展。

吳霞表示，在包括火星探測(cè)的深空探測(cè)技術(shù)方面，目前國(guó)內(nèi)仍處于初級(jí)階段，還有很長(zhǎng)的一段歷程需要追趕。在吳霞看來(lái)，太空探索和技術(shù)積累是永無(wú)止境的。即使是已經(jīng)發(fā)射過(guò)多顆深空探測(cè)器的美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家，在人類探索宇宙的征途中，也僅僅是邁出了一小步。此前，為模擬火星之旅以及在火星上生活可能出現(xiàn)的各種情況，俄羅斯連同歐洲航天局實(shí)施了一個(gè)名為“火星500”（Mars500）的計(jì)劃，招募6名志愿者，于莫斯科一個(gè)密封空間生活520天，讓科學(xué)家觀察他們遇上各種緊急事件的一舉一動(dòng)。未來(lái)，人類是否能夠移民火星，有很多值得想象的空間。

除此之外，即使火星探測(cè)難度非常之大，在民營(yíng)航天領(lǐng)域，熱度也居高不下。SpaceX的馬斯克是火星的“狂熱粉絲”，更是希望在有生之年移民火星。因此，前往火星一直是 SpaceX的首要任務(wù)。此前將宇航員送入太空，只是幫助人類完成了踏入太空目標(biāo)的基礎(chǔ)，而星艦飛船才是實(shí)現(xiàn)人類星際旅行夢(mèng)想的重要一環(huán)。

那么，未來(lái)，民營(yíng)商業(yè)航天企業(yè)是否有可能參與到相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中？對(duì)此，吳霞認(rèn)為，從目前國(guó)內(nèi)商業(yè)航天的實(shí)力看，開(kāi)展深空探測(cè)還有很長(zhǎng)的一段距離要走。但隨著國(guó)家航天技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，也為民營(yíng)商業(yè)航天的發(fā)展積蓄了更多力量。隨著航天技術(shù)的積累，商業(yè)環(huán)境的變化，未來(lái)民營(yíng)商業(yè)航天企業(yè)參與到深空探測(cè)賽道值得期待。