着陆火星对了解火星的“前世今生”将有较大帮助

2021-05-27 15:36:10

《中国科学报》从国家航天局获悉，科研团队根据祝融号火星车发回遥测信号确认，5月15日7时18分，由祝融号火星车及进入舱组成的天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星成功。

当日凌晨1时许，天问一号探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于预选着陆区。两器分离约30分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信。后续，祝融号火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。

天问一号任务突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术，实现了我国首次地外行星着陆。如何看待我国航天事业发展中这一具有里程碑意义的事件?《中国科学报》采访了相关专家，对火星着陆相关情况进行解读。

走出“摇篮”

“地球是人类的摇篮，人类终将长大，离开自己的摇篮。”在中国科学院院士欧阳自远的科研生涯中，宇宙航行之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的这句话最令他振奋和动容。

近年来，从嫦娥一号到嫦娥五号，我国在月球探测方面已取得优异成绩。“从科学上理解‘地月系’这个概念，就是月球是地球的卫星，地球和月球构成了一个天体系统。”中国地质大学(武汉)地球科学学院行星科学研究所教授肖龙表示。因此，可以理解为，仍未摆脱地球引力的月球探测，还是在地球“摇篮”中。

行星际探测则是面向太阳系的其他七大行星。2020年12月，国家航天局在介绍嫦娥五号任务相关情况时表示，“十四五”期间，除了正在进行的火星探测任务天问一号外，我国还规划了3次行星探测任务，包括一次小行星探测和取样、一次火星采样返回，还有一次木星系环绕探测和行星穿越探测。一系列探测任务构成我国“天问”系列任务，有别于针对月球的“嫦娥”探测任务。

在肖龙看来，只有行星际探测才是真正意义上地走出地球“摇篮”。“此次天问一号探测器成功着陆火星，正是我们中国人走出‘摇篮’的第一步。”

着陆区选择：安全第一

5月14日23时，“天问一号火星车祝融”微博推送了一条消息，称“登陆火星最大的难点在于全自动软着陆”，过程中没有地面信号，跟地球完全“失联”。

火星探测风险高、难度大，探测任务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。看到国家航天局公布的详细过程，肖龙的第一反应是，“着陆达到了这么高的准确程度，十分不容易”。

作为地球科学家，肖龙参与了天问一号着陆区的研究工作。他介绍，和不久前完成任务的嫦娥五号的着陆点选址一样，他们也是依靠已经公开的数据开展地形地貌研究。

乌托邦所在的火星北部是被火星熔岩填平的低矮平原，地形平缓，地壳较薄，陨石坑较少，且地质年龄较为年轻。“此次选址首先考虑的是着陆的安全问题，确保工程安全第一。”肖龙强调。同时，据“天问一号火星车祝融”微博，乌托邦平原可能是远古火星海洋所在地，也是探测火星生命的绝佳地点。

肖龙指出，未来，工程方面的技术验证工作得到完善和提升后，火星探测的科学问题将会更加聚焦，“指哪儿打哪儿，直捣黄龙”。

柴达木盆地“破题”

“为了更加准确地凝练火星探测的科学问题，科学家一直试图在地球上寻找类火星环境进行研究工作。全世界的科学家已经在地球上选择了几十个这样的环境，用于开展火星类比研究。”肖龙告诉《中国科学报》。

中国科学家也不甘落后，自2013年起，肖龙团队便开始在我国柴达木盆地中开展野外考察。他介绍，太阳系中，火星与地球环境最相似。火星是沙漠星球，和地球上的一些戈壁、沙漠地区非常类似。综合考虑多项因素后，柴达木盆地是最合适开展火星类比研究的区域之一。

柴达木盆地曾经是高原湖泊，后来逐步干旱，形成以干盐滩和风沙地貌为主的特殊地貌景观区。它经历了从湿润的宜居之地到极度干旱的荒漠的过程，存在许多雅丹、沙丘等地形地貌。“火星过去同样有水、大气层，后来才变化成现在的干旱沙漠，过程是类似的。”肖龙说。

科学家相信，在地球上弄清楚柴达木盆地气候变化和地质演化的过程，对了解火星的“前世今生”将有较大帮助。