天問一號(hào)探測(cè)器在停泊軌道實(shí)施降軌 祝融號(hào)成功著陸火星

火星探測(cè)器天問一號(hào)著陸火星表面模擬圖。國家航天局供圖

《中國科學(xué)報(bào)》從國家航天局獲悉，科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)祝融號(hào)火星車發(fā)回遙測(cè)信號(hào)確認(rèn)，5月15日7時(shí)18分，由祝融號(hào)火星車及進(jìn)入艙組成的天問一號(hào)著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星成功。

當(dāng)日凌晨1時(shí)許，天問一號(hào)探測(cè)器在停泊軌道實(shí)施降軌，機(jī)動(dòng)至火星進(jìn)入軌道。4時(shí)許，著陸巡視器與環(huán)繞器分離，歷經(jīng)約3小時(shí)飛行后，進(jìn)入火星大氣，經(jīng)過約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，成功軟著陸于預(yù)選著陸區(qū)。兩器分離約30分鐘后，環(huán)繞器進(jìn)行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。后續(xù)，祝融號(hào)火星車將依次開展對(duì)著陸點(diǎn)全局成像、自檢、駛離著陸平臺(tái)并開展巡視探測(cè)。

天問一號(hào)任務(wù)突破了第二宇宙速度發(fā)射、行星際飛行及測(cè)控通信、地外行星軟著陸等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國首次地外行星著陸。如何看待我國航天事業(yè)發(fā)展中這一具有里程碑意義的事件?《中國科學(xué)報(bào)》采訪了相關(guān)專家，對(duì)火星著陸相關(guān)情況進(jìn)行解讀。

走出“搖籃”

“地球是人類的搖籃，人類終將長大，離開自己的搖籃。”在中國科學(xué)院院士歐陽自遠(yuǎn)的科研生涯中，宇宙航行之父康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基的這句話最令他振奮和動(dòng)容。

近年來，從嫦娥一號(hào)到嫦娥五號(hào)，我國在月球探測(cè)方面已取得優(yōu)異成績(jī)。“從科學(xué)上理解‘地月系’這個(gè)概念，就是月球是地球的衛(wèi)星，地球和月球構(gòu)成了一個(gè)天體系統(tǒng)。”中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院行星科學(xué)研究所教授肖龍表示。因此，可以理解為，仍未擺脫地球引力的月球探測(cè)，還是在地球“搖籃”中。

行星際探測(cè)則是面向太陽系的其他七大行星。2020年12月，國家航天局在介紹嫦娥五號(hào)任務(wù)相關(guān)情況時(shí)表示，“十四五”期間，除了正在進(jìn)行的火星探測(cè)任務(wù)天問一號(hào)外，我國還規(guī)劃了3次行星探測(cè)任務(wù)，包括一次小行星探測(cè)和取樣、一次火星采樣返回，還有一次木星系環(huán)繞探測(cè)和行星穿越探測(cè)。一系列探測(cè)任務(wù)構(gòu)成我國“天問”系列任務(wù)，有別于針對(duì)月球的“嫦娥”探測(cè)任務(wù)。

在肖龍看來，只有行星際探測(cè)才是真正意義上地走出地球“搖籃”。“此次天問一號(hào)探測(cè)器成功著陸火星，正是我們中國人走出‘搖籃’的第一步。”

著陸區(qū)選擇：安全第一

5月14日23時(shí)，“天問一號(hào)火星車祝融”微博推送了一條消息，稱“登陸火星最大的難點(diǎn)在于全自動(dòng)軟著陸”，過程中沒有地面信號(hào)，跟地球完全“失聯(lián)”。

火星探測(cè)風(fēng)險(xiǎn)高、難度大，探測(cè)任務(wù)面臨行星際空間環(huán)境、火星稀薄大氣、火面地形地貌等挑戰(zhàn)，同時(shí)受遠(yuǎn)距離、長時(shí)延的影響，著陸階段存在環(huán)境不確定、著陸程序復(fù)雜、地面無法干預(yù)等難點(diǎn)。看到國家航天局公布的詳細(xì)過程，肖龍的第一反應(yīng)是，“著陸達(dá)到了這么高的準(zhǔn)確程度，十分不容易”。

作為地球科學(xué)家，肖龍參與了天問一號(hào)著陸區(qū)的研究工作。他介紹，和不久前完成任務(wù)的嫦娥五號(hào)的著陸點(diǎn)選址一樣，他們也是依靠已經(jīng)公開的數(shù)據(jù)開展地形地貌研究。

烏托邦所在的火星北部是被火星熔巖填平的低矮平原，地形平緩，地殼較薄，隕石坑較少，且地質(zhì)年齡較為年輕。“此次選址首先考慮的是著陸的安全問題，確保工程安全第一。”肖龍強(qiáng)調(diào)。同時(shí)，據(jù)“天問一號(hào)火星車祝融”微博，烏托邦平原可能是遠(yuǎn)古火星海洋所在地，也是探測(cè)火星生命的絕佳地點(diǎn)。

肖龍指出，未來，工程方面的技術(shù)驗(yàn)證工作得到完善和提升后，火星探測(cè)的科學(xué)問題將會(huì)更加聚焦，“指哪兒打哪兒，直搗黃龍”。

柴達(dá)木盆地“破題”

“為了更加準(zhǔn)確地凝練火星探測(cè)的科學(xué)問題，科學(xué)家一直試圖在地球上尋找類火星環(huán)境進(jìn)行研究工作。全世界的科學(xué)家已經(jīng)在地球上選擇了幾十個(gè)這樣的環(huán)境，用于開展火星類比研究。”肖龍告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

中國科學(xué)家也不甘落后，自2013年起，肖龍團(tuán)隊(duì)便開始在我國柴達(dá)木盆地中開展野外考察。他介紹，太陽系中，火星與地球環(huán)境最相似。火星是沙漠星球，和地球上的一些戈壁、沙漠地區(qū)非常類似。綜合考慮多項(xiàng)因素后，柴達(dá)木盆地是最合適開展火星類比研究的區(qū)域之一。

柴達(dá)木盆地曾經(jīng)是高原湖泊，后來逐步干旱，形成以干鹽灘和風(fēng)沙地貌為主的特殊地貌景觀區(qū)。它經(jīng)歷了從濕潤的宜居之地到極度干旱的荒漠的過程，存在許多雅丹、沙丘等地形地貌。“火星過去同樣有水、大氣層，后來才變化成現(xiàn)在的干旱沙漠，過程是類似的。”肖龍說。

科學(xué)家相信，在地球上弄清楚柴達(dá)木盆地氣候變化和地質(zhì)演化的過程，對(duì)了解火星的“前世今生”將有較大幫助。

不僅在地質(zhì)方面，柴達(dá)木盆地的其他條件也將對(duì)探測(cè)火星生命提供幫助。肖龍解釋說，過去的生命往往會(huì)以化石或者微生物的形式保留在沉積物中。在柴達(dá)木盆地中的干鹽湖區(qū)域，由地表向下的鹽度、輻射和含水條件不一樣，可能存在不同的微生物。通過探測(cè)這些環(huán)境中的微生物特征，也有可能為火星生命探測(cè)提供啟示。

肖龍期待，天問一號(hào)探測(cè)器相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)地面應(yīng)用系統(tǒng)處理、分發(fā)后，能夠盡快“抵達(dá)”科學(xué)家，開展后續(xù)研究，揭開更多火星之謎。(■本報(bào)記者 甘曉)