最近，阿聯(lián)酋“希望”號(hào)、中國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器、美國(guó)“毅力”號(hào)火星車先后升空。多國(guó)紛紛抓住今年7月下旬至8月上旬這一“發(fā)射窗口”，全球火星探測(cè)又掀新高潮。

航天器的發(fā)射窗口是指適合運(yùn)載火箭發(fā)射的一個(gè)時(shí)間范圍。以火星探測(cè)器為例，地球和火星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，地球在里圈運(yùn)行快，火星在外圈運(yùn)行慢，它們之間的距離時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近：最近約5500萬(wàn)公里，最遠(yuǎn)約4億公里。為節(jié)省燃料和成本，發(fā)射火星探測(cè)器都選擇在地球與火星距離較近的時(shí)候，這樣的機(jī)會(huì)每隔26個(gè)月才有一次。

火星是太陽(yáng)系中與地球最為相似、距離第二近的行星。火星早期大氣環(huán)境與地球十分相似，并且有液態(tài)水痕跡，這為可能存在生命提供了有力證據(jù)。了解火星及其上生命的起源和演化，有助于人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)太陽(yáng)系的形成和演化，并預(yù)測(cè)地球及地球生命的未來(lái)變化趨勢(shì)。火星與地球的相似性令不少科學(xué)家認(rèn)為，可將火星改造成適合人類居住的第二家園。

此次各國(guó)的探火任務(wù)各不相同。“天問(wèn)一號(hào)”聚焦研究火星形貌和地質(zhì)構(gòu)造特征、表面土壤特征與水冰分布等。“希望”號(hào)是世界上第一顆火星氣象衛(wèi)星，用于全面探測(cè)火星大氣，研究低空天氣變化、沙塵暴現(xiàn)象等。“毅力”號(hào)火星車專注于尋找生命痕跡，并為未來(lái)火星采樣返回和載人登火做準(zhǔn)備，例如將試驗(yàn)把火星稀薄大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣等。

火星距地球遙遠(yuǎn)、環(huán)境復(fù)雜，這對(duì)火星探測(cè)器的發(fā)射、通信、控制、供能、入軌、著陸和工作等各環(huán)節(jié)技術(shù)都提出了很高要求。最難的要數(shù)在火星表面著陸。探測(cè)器進(jìn)入火星大氣層后，要先后經(jīng)歷氣動(dòng)減速段、傘降減速段、動(dòng)力減速段和著陸緩沖段，每一階段都必須嚴(yán)格按程序自主執(zhí)行，難度很大。

火星探測(cè)的復(fù)雜性勢(shì)必需要許多新技術(shù)、新材料的支撐，這大大促進(jìn)了航天科技的發(fā)明與創(chuàng)新。美國(guó)“毅力”號(hào)火星車這次攜帶了一架小型無(wú)人駕駛直升機(jī)“機(jī)智”號(hào)。由于火星大氣密度只有地球大氣的1%，所以“機(jī)智”號(hào)有兩組螺旋槳，每組采用兩個(gè)特制碳纖維葉片，以每分鐘2400轉(zhuǎn)的速度反向旋轉(zhuǎn)。這一技術(shù)也可應(yīng)用于地球高原缺氧地區(qū)。

隨著火星探測(cè)參與國(guó)家日益增多、發(fā)射成功率提升，世界主要航天國(guó)將目光投向了更遠(yuǎn)：在2030年左右實(shí)施火星采樣返回探測(cè)，以及在更遠(yuǎn)的未來(lái)載人登火。火星離地球遠(yuǎn)、引力比月球大，決定了探測(cè)器在火星表面軟著陸、起飛并攜帶樣品返回都更加困難。人類登火之路困難重重，需要開(kāi)展廣泛持久的國(guó)際合作。(龐之浩)

(作者為全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家、北京空間科技信息研究所編審)