火星“访问量”今夏激增,“探火”为何这么火?
来源:上观新闻
发布时间:2020-07-21
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  2020年7月20日,这一天将载入阿联酋乃至整个阿拉伯国家的史册。阿联酋成功发射史上首个火星探测器,开启阿拉伯世界第一次星际探索。阿联酋的“第一弹”也拉开今夏人类火星之旅的精彩大幕。继阿联酋“希望”号之后,中国“天问一号”、美国“毅力”号火星探测器也已整装待发,即将奔赴那颗神秘的红色星球。火星之“火”,难道正如其名?

  “探火”三重奏

  因“天公不作美”而两度延期后,北京时间20日5时58分,搭载“希望”号火星探测器的H2A运载火箭从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。

  在火箭成功升空的那一刻,阿联酋尖端科学国务部长、火星探索任务项目副经理萨拉赫·阿米里难掩兴奋和欣慰。她在接受英国广播公司(BBC)采访时说,“希望”号奔向火星给阿联酋民众带来的震撼,就像51年前“阿波罗11”号登月给美国民众带来的震撼一样,那天同样是在7月20日。

  如果一切顺利,“希望”号将于2021年初抵达环火星轨道,届时将以此纪念阿联酋建国50周年。

  据外媒报道,“希望”号不会登陆火星,而是环绕火星至少运行两年。按照阿米里的说法,“希望”号的任务是拍摄火星大气层完整图片,研究火星大气的日常和季节变化。

  Space网站称,这项耗资2亿美元、历时6年打磨的“希望”号项目是阿联酋首次涉足星际探索。它的成功发射既有历史意义,更有现实意义。阿联酋正在寻找石油财富之外,能维持国家可持续发展的经济模式,“希望”号的到来为该国以科学技术驱动经济发展带来希望。

  阿联酋周一发射“希望”号将是今夏“探火”盛宴的“前奏”。在火星“访客”名册上,中国、美国也在“排队”,等待最佳启程时机。

  中国首次火星探测任务——“天问一号”将在7月下旬和8月上旬择机实施。目前,中国长征五号遥四运载火箭已在文昌航天发射场的发射区“就位待命”。这将是中国运载火箭首次执行地球-火星转移轨道发射任务,也是长征五号系列运载火箭首次应用性发射。Space网站称,发射预计最早将在7月23日进行。

  “天问一号”的任务目标是通过一次发射,实现火星环绕、着陆和巡视探测,获取火星探测科学数据。据悉,“天问一号”上将搭载一辆中国自主研制的火星车,预计于2021年初登陆火星。

  美国“毅力”号火星车最早将于7月30日发射升空,将携首架火星直升机“机智”号一同前往火星,预计2021年2月18日在火星赤道以北的耶泽罗陨石坑登陆。

  “毅力”号是美国国家航空航天局(NASA)发射的第9个探测器,其任务包括寻找可能在火星上存在过的生命迹象,探索火星的气候和地质特征,收集岩石和风化层样本并带回地球,为人类登陆和探索火星探路。

  西班牙国家研究委员会天体生物学中心的巴克里索表示,NASA是前往火星的“常客”,其科学目标更加雄心勃勃。而对于阿联酋和中国来说,今年的火星探测计划是“开拓性的”。

  在航空问题专家、《航空知识》主编王亚男看来,中国此次“探火”可谓一步跨越三步,即把火星环绕、着陆和巡视探测三项工作合为一步完成。此前从未有国家“毕其功于一役”,如果成功,将是历史首创。阿联酋“希望”号任务相对单一,主要以环绕运行和光谱分析探测火星地表和大气。相比之下,中美“探火”任务更重更复杂。

  何以如此“火爆”

  人类的火星“远征”始于上世纪60年代。1960年,苏联发射第一枚火星探测器,虽然折戟瀚宇,但是迈出了可贵的第一步。60年来,美国、苏联/俄罗斯、日本、欧洲、印度“前赴后继”发射火星探测器,欲揭开这颗红色星球的神秘面纱,一睹其真容。

  迄今为止,经过数十次探测,对于火星的环境、地貌、内部结构等,人类已经取得不少早期收获,包括拍摄到火星全貌、发现火星表面存在水、了解火星曾经温暖潮湿等等。不过,火星是否存在生命,至今仍是一个谜,因而也吸引更多玩家“入局”。

  近年来,“火星俱乐部”越来越热闹,不仅成员在增加(如今阿联酋也跻身其中),而且“玩家”也不再局限于国家实体,而是出现私企的身影。美国太空探索公司(SpaceX)便是“先锋”,已打造猎鹰重型火箭、推出“星舟”计划。创始人马斯克更是豪言,要让人类移民火星。

  2020年更是堪称“火星大年”,将上演阿联酋、中国、美国“三连发”。今后数年也将好戏连台:2022年,欧洲航天局和俄罗斯将执行联合火星探测计划。该探测计划原定于今年实施,但因疫情导致出现技术障碍而被迫延后;2024年,日本也将开启火星探测任务。按照日媒的说法,阿联酋与日本合作发射“希望”号探测器是2024年“探火”的一次“彩排”。如果2024年“探火”任务成功,日本1998年首次发射火星探测器最后功败垂成的阴影也将一扫而空。

  这颗遥远荒凉的星球为何如此吸引人类的目光?

  分析人士一言以蔽之,因为火星与地球太像了,比如都有季节和昼夜,所以被称为“第二地球”,认识火星首先将有助于认识地球。

  全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩指出,探索火星的起源、演变和现状,对于研究地球的起源和演变,预测地球的未来发展方向具有重要借鉴意义。

  “很多迹象表明,火星的气候环境最初与地球很相似,但是经过几十亿年演变,现在变化很大。比如平均温度降至零下六十几摄氏度,大气也变得稀薄,密度仅为地球大气的1%。研究火星的变化可防止地球成为第二个火星。”

  其次,“探火”可帮助人类开辟地球之外的第二家园。

  庞之浩说,科学家担心地球会受到地外星球撞击,或者未来能源枯竭,所以希望开辟人类第二个家园。而火星是太阳系中与地球最相似的行星,不仅有季节、昼夜,而且已发现水的存在,这大大增加人类在火星可持续生存的可能性。所以火星被视为人类太空移民的首选目的地,并对此展开全面研究。

  “如果人类要迈向深空,火星可能是一个定居点,或是一块跳板。”王亚男说。

  今夏为何密集发射?

  至于多国火星探测器为何“扎堆”在今年夏天发射,庞之浩解释道,火星与地球都绕太阳公转,火星在外圈,地球在内圈。两者距离随其公转位置而发生变化,最近为5500万公里,最远可达4亿多公里。火地之间每隔26个月会近距离“密接”一次,今年正逢其时,而下一个“窗口期”要到2022年。发射时机一般会选择地球与火星处于较近距离时,而非最近距离时,通常是在达到最近距离之前的两个月左右发射,以便顺利“对接”完成入轨。今年10月中旬将是火地相对最接近之时,需要提前两个月左右执行任务,所以形成今夏密集发射的一幕。

  王亚男补充说,在火星最靠近地球的“窗口期”发射还可以节省能源,降低“探火”成本,且有助于测控。

  载人“登火”有多远?

  “探火”大戏中,“最燃”的“情节”莫过于要把人类送上火星,甚至最终实现魔幻的火星移民。

  SpaceX创始人马斯克曾在2009年放言:到2020年,可以认真筹备“带人上火星”。按照马斯克的设想,2022年执行火星货运任务,2024年执行火星载人任务。

  那么,人类需要多久才能“飞抵”火星?据一些美国航天领域的专家预测,少则10余年,多则半个世纪。

  对此,分析人士谨慎乐观。要知道,无人“探火”项目的成功率并不高。庞之浩说,人类迄今已进行44次火星探测任务,完全成功的仅占43%,部分成功的约占10%,一半是以失败告终。为此,火星也被称为“探测器的坟场”。火星探索之所以风险高,在于一次任务要闯多道难关,包括发射关、通讯关、控制关、能源关、入轨关、环境关、着陆关、工作关等等,而且每个环节都不能“掉链子”。

  相比无人探测器登陆火星,载人“登火”更是面临一系列高难度挑战。

  一是载具和技术壁垒如何突破。载人“登火”需要庞大的火星飞船和更强大的运载工具,但是这些目前还在研制路上。SpaceX的猎鹰重型火箭、中国的新一代运载火箭长征五号、长征六号和长征七号都是为解决载具难题而生。

  “移民火星还意味着航天载具要像大巴一样方便。”王亚男说,航天载具还要用于火星环境改造,建立可容纳大量人员的生活基地,以及具备在外太空进行生产的技术。

  庞之浩还指出着陆上的技术壁垒。他说,目前无人探测器的着陆方式均不适合大型的火星飞船,美国正在试验冲击性减速器、新型降落伞等方式,但迄未成功。

  二是载人“登火”对人类的身体和心理也是极限挑战。庞之浩表示,目前,人类在太空逗留世间的最长纪录是438天,而往返火星最短也需要520天,这意味着宇航员必须长期忍受失重和低重力飞行,还将身受严重的辐射危险。

  三是能否保证资金持续投入。火星项目非常“烧钱”,比如阿联酋的“希望”号耗资2亿美元、美国研制和发射“毅力”号耗资约24亿美元,“在美苏争霸时期,因为政治需要,火星等太空项目有持续性的国家预算支持,现在缺乏这种动力。”庞之浩说。

  王亚男还指出,是否移民火星还与人们的意愿有关,而这在很大程度上取决于人类生存环境的改变。如果地球环境没有迅速恶化以致威胁人类生存,那么人类在可预见的未来移民火星的意愿不会太强烈。反之,如果地球环境突变,甚至受到外太空威胁,人类将会迫切寻求宜居空间。火星,显然是一个备选方案。

  专家还表示,目前“探火”项目上,国际合作较少,相比其他国家,美国积累了较多经验和资源。未来,应该加强国际合作,甚至举全球之力,如此既能缓解资金压力,又能在技术上各施所长,让“探火”事半功倍。

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