探测火星上的秘密

高峰

火星上是否曾经存在过生命？火星与太阳系是怎样起源及演化的？未来能否将火星改造成人类可居住的星球？这些问题让科学家们迫切希望从火星上找到答案。

中国首次火星全球遥感与区域巡视探测任务已获批立项，首个火星探测器预计2020年发射飞往火星。

中国火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成。从地球到火星距离4亿公里，探测器从地球飞到火星的时间会根据发射的窗口期不同而有所差别，大约为6～12个月。

探测器接近火星后，首先要让它被火星引力捕获，成为环绕火星飞行的探测器。探测器在环绕轨道上做一些轨道调整，同时对仪器进行检测，还将对火星的形貌开展探测。

之后，在合适时机，与环绕器分离的着陆巡视器将进入火星大气，着陆到火星表面并释放火星车，开展巡视探测。与此同时，环绕器继续在轨道上进行科学探测，并为火星车提供对地面的数据中继服务。

中国的火星探测任务形式在国外是没有过的。美国的探测环绕就是环绕，巡视就是巡视。还从来没有哪个国家一次任务就同时实现环绕和着陆巡视。

国外在火星着陆任务之前都有环绕卫星在火星附近，可以对着陆过程以及着陆后的数据通信提供及时支持。而中国的火星着陆巡视器是环绕火星不久后，就要与环绕器分离并降落，这对于着陆后的火星车自主能力提出了更高要求。

这次任务最核心、最难的地方，就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程，并且只有一次机会，必须成功。由于地球与火星距离遥远，整个过程无法由地面实时控制，必须依靠探测器自主完成。

自20世纪60年代以来，国际上已实施的42次火星探测任务，成功率仅为52%。火星大气具有很高的不确定性，有些因素我们还没有认识透，比如火星大气的变化规律、风暴时的特性等。如果降落那天真的起了尘暴，就不能降落。

由于没有那么多的推进剂来抵消那么高的速度，所以登陆火星时，99%以上的减速都是靠火星大气的作用。然而，火星的大气和降落伞减速与地球上的相似度不到50%，而且火星的大气难以在地面模拟。

由于中国火星车将使用太阳能供电，从光照角度考虑，最理想的地方是火星赤道附近，但是火星赤道附近的地形复杂。另外，由于登陆火星99%以上的减速是靠大气减速，因此着陆点海拔越低减速时间越长，登陸越安全。

综合考虑地形复杂度、高程、光照条件、温度等因素，火星比较适合着陆点在北纬5°～30°的区域。

我国火星探测任务有五大科学目标：火星形貌与地质构造特征、表面特征与水冰的分布、火星表面物质组成、火星大气的电离层以及火星表面气候环境的特征、火星的物理场与内部结构。