香港文匯報訊（記者劉凝哲北京報道）中國首次火星探測任務已正式立項並按計劃實施。中國官方日前公佈首個火星探測器以及火星車外形設計構型。記者了解到，中國將在2020年下半年發射火星探測器，預計在2021年“七一”之前抵達火星，着陸在靠近火星赤道的北緯低緯度地區。中國將一步實現對火星的“繞飛、着陸、巡迴”探測，這也是世界首次進行類似探測。
距離地球最遠達4億公里的火星，是太陽系中與地球自然環境最為相似的行星，成為人類開展星際探索的首選目標。中國航天界呼籲多年的火星探測工程，終在今年1 月11 日正式立項。火星探測器計劃於2020 年在海南文昌發射場，由長征五號運載火箭將火星探測器直接送入地火轉移軌道。
與其他國家以往的探火任務不同，中國將一次性實現“繞、落、巡”三項目標。“不僅要實現環繞火星全球遙感探測，還要突破火星進入、下降、着陸、巡視、遠距離測控通信等關鍵技術， 使我們真正進入深空，走近火星揭開她神秘的面紗。”中國首次火星探測任務工程副總指揮、探月與航天工程中心主任劉繼忠說。
環繞器可工作2年
“這是其他國家第一次實施火星探測前所未有的，面臨的挑戰也是前所未有”。中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋詳細介紹了火星探測工程的實施細節。中國的火星探測器在升空後，將進行長達約7個月的巡航飛行到達火星， 隨後被火星引力捕獲，成為環繞火星飛行的探測器。經過繞飛一段時間後，着陸巡視器與環繞器分離，經過氣動外形減速、降落傘減速、反推發動機減速，展開着陸腿，緩衝着陸到火星表面。隨後，着陸器將釋放出火星車，開展巡視探測。環繞器在火星軌道上飛行，進行科學探測，並為火星車提供對地數據中繼服務。
“火星環繞探測器可以工作一個火星年也就是兩年時間，火星車則可以工作三個火星月，大約92天”，葉培建院士告訴記者。目前，中國火星探測器的着陸地點並未確定，但大致在火星北緯低緯度地區，也就是靠近赤道附近。
探測工程全球徵名
中國首個火星探測工程名稱和圖標全球徵集活動正式啟動，官方期待通過徵名，促進民眾對火星探測重大意義的理解，並更好地展示火星探測工程的國家形象。張榮橋表示，火星探測工程自2014年9月已進入方案階段研製，通過20個月方案階段論證，已經轉入初樣研製階段。儘管工程研製難度很大，但推進較順利。
火星車生存臨三大難題
中國首個火星車如何能夠在地表複雜、環境惡劣的火星上實現自主巡迴探測，成為科學家們必須應對的挑戰。中國火星探測器總設計師孫澤洲在接受香港文匯報採訪時表示，火星車在火星表面生存，需要面臨能源獲取困難、火星表面溫差大、火星距離地球遙遠等問題，火星表面還有沙塵暴等極端天氣，這都是重大挑戰。人類現有技術設計的火星車都無法完全應對這些困難，只能盡一切可能規避這些風險。
孫澤洲告訴記者，火星車的生存首先要應對三方面難題。第一，能量獲取問題。眾所周知，衛星、探測器的能量多來自於太陽能。而火星距離太陽較遠，太陽光照較弱，所以在火星上獲能量比較困難，必須想更多辦法來獲取能量。“看外形就知道，火星車太陽翼的面積佔得很大，玉兔號月球車只有兩個太陽翼，而火星車有四個。除太陽翼面積加大外，我們還在盡可能提高太陽翼產生能量的效果。”孫澤洲說。
第二，是火星溫差問題。與月球的極冷極熱環境相比，火星表面白天的問題並不是很大，但夜晚溫度很低，達到零下100多攝氏度。此外，由於火星白天的陽光並不充足，獲取能量有限，如何在夜晚為火星車保溫，是一個重大挑戰。
第三，火星距離地球非常遠，而且火星車無法攜帶大型天線，也不可能攜帶很大功率的發射器，所以數據傳輸是一大難題。目前，中國的火星探測主要是靠火星探測器的軌道器作為數據中繼，將探測數據傳回地球。
火星沙塵暴殺傷力最大
“火星表面的地形比月球更為複雜”，孫澤洲說，美國的勇氣號就曾出現過沉陷等問題，如何設計好移動系統，讓火星車更好的工作，實現自主巡視探測，也是工程難點之一。此外，最怕遇到火星的沙塵暴，如果出現這種天氣，火星車通過陽光獲得的能量就更弱，所以必須設計自主休眠和喚醒模式，規避這種情況。
世界探火成功率僅五成
從1960年10 月10 日前蘇聯發射“ 火星1960A” 探測器至今，人類共組織實施了43 次火星探測任務，成功或部分成功22 次，成功率僅約5成。而且，受天體運行規律的約束，每26 個月地球人才會迎來一次火星探測的有利發射時機，這意味着，從現在起到2020 年前後僅有3次發射機會。
火星探測究竟有多難？“火星距離地球最近也有5,500 萬公里， 是地球和月亮間距離的140 多倍。”火星探測器總設計師孫澤洲告訴記者。這樣遠的距離，對於探測器奔向火星時的準確入軌問題，以及對探測器的控制和測控，都是難點。
舉例說明，同樣強度的信號， 從火星發射到地球接收，比從月球發過來接收要弱一百萬倍。不僅是衰減，更致命的問題是信號延遲。火星探測工程總設計師張榮橋說，如果從地球發出指令， 讓火星上的探測器做一個動作， 指令將在23 分鐘後才能到達，而探測器的執行反饋給地球又需要23 分鐘。相當於在40 多分鐘後， 火星上的探測器才能接收到地球上的指令。
不僅是工程技術上的難度，火星還有着地球人無法想像的環境。無論是火星上微薄的大氣，還是不時侵襲的沙塵暴，火星上極為多樣的氣候、環境都將給探測帶來未知挑戰。這些未知數，正是科學探索的魅力所在。“對於全世界的科學家來說，探索火星最大的問題，在於它是一個未知大於已知的神秘星球，而要揭開這些秘密，只能依靠科學的思維和手段。”張榮橋說。
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