1、列星安陈：中国的列星安陈：中国的“天问天问”（上）（上）郑永春 光阴荏苒，2020 年夏季，又一个发射火星探测器的时间窗口到来了（这样的时机每 26 个月 1 次），美国的“毅力号”火星车和阿联酋的“希望号”火星探测器都在这个夏天升空，其中，“希望号”的发射任务由日本承担。而就在火星探索的“新手”阿联酋和“老手”美国之间，随着海南文昌发射场的一阵轰鸣，中国以一项极具特色的火星任务，吸引了全球航天界和行星科学界的关注，那就是集“绕、落、巡”3 项使命于一身的“天问一号”任务。“日月安属？列星安陈？”中国古代伟大的爱国诗人屈原在天问中的震撼之语，始终激荡着无数中国人的心灵。中国航天界，以及千千万万
2、的太空爱好者，多年来一直抱持着走向太阳系深空进行科学考察的雄浑梦想。自从 1960 年世界首个火星探测器发射以来，火星探测已经有 60 年的历史，这些探测成果给中国提供了真实可靠的经验。而中国探月工程在过去 10 多年内连战连捷，更是给火星探测器的研制凝聚了人才，积累了经验，树立了信心。火星探测的三国演义 三国演义在中国脍炙人口，妇孺皆知。当时，魏、蜀、吴 3 个国家长年征战，合久必分，分久必合。2020 年 7 月，是每逢 26 个月开启 1 次的火星探测器发射窗口，中国、美国、阿联酋上演了一出火星探测的三国演义。2020 年 7 月 20 日 05：58，阿联酋的“希望号”火星探测器在日本
3、发射升空，计划 2021 年阿联酋成立 50 周年时进入火星轨道。该探测器原定于 7 月 15 日发射，因为天气不佳推迟。希望号重 1.5 吨，是阿联酋乃至阿拉伯世界的第 1 个火星探测器，代表了阿拉伯世界探测深空的雄心。但阿联酋在火星探测方面缺少基础，美国科研机构承担了全部 3 个载荷的研制和探测器的总装，发射则由日本的 H-2A 火箭承担。阿联酋的科学家和工程师团队深度参与了研制工作，他们认为自己很好地担当了学徒的角色。北京时间 7 月 30 日 19：50，美国国家航空航天局（NASA）当下最先进的火星车“毅力号”从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地 41 号发射台发射升空。毅力号火星车将于
4、 2021 年 2 月登陆在 Jezero 环形山内一片由河流冲击形成的三角洲平原上，目的是寻找形成于 35 亿年前的古代微生物生命迹象。有了2013 年登陆火星的好奇号火星车奠定的良好基础，毅力号将开展更大胆的探索，火星车上的核电源可以持续使用 14 年，仅相机就有 23 台，还首次搭载了 1 架无人机，将在火星稀薄的大气层中起飞，有望大大提升火星车的作业效率。毅力号将收集和存储可能包含外星生命最初证据的地质样品，计划在下一次火星任务中将它们带回地球。美国此前已经实施过 20 次火星探测任务，具有丰富的经验积累，完成了迄今为止所有的火星表面登陆任务。2020 年 7 月 23 日 12：41
5、，中国在海南文昌发射场用长征五号火箭成功发射了“天问一号”火星探测器，目前脱离地球引力，完成了第 1 次中途变轨。令人欣慰的是，中国长征系列运载火箭在保持极高成功率的同时，运载能力的提高有目共睹。长征五号火箭在砥砺之后逐渐成熟，为嫦娥五号月球采样返回、火星探测、发射飞往太阳系其他行星的探测器提供了运力保障。天问一号这颗在中国深空探测史上注定要占据显要位置的探测器（确切说是三件套的探测器），信心满满而又严谨细致地踏上了它的征途。在本次火星探测器发射窗口发射的 3 个火星任务均已成功实施，在新冠疫情仍在肆虐的当下，尤为可贵。气吞山河的名字 2011 年，搭载在俄罗斯“火卫一-土壤”探测器上的“萤火
6、一号”，因俄方火箭故障而遗憾谢幕，让中国人更加坚定了独立自主研制火星探测器的想法。其实，早在 2007 年，中国第一个月球探測器嫦娥一号发射成功之前，中国科学家和航天工程师就开始了自主火星探测任务的论证。当时的背景是，在嫦娥一号任务取得成功之后，嫦娥一号的备份星该飞向哪里？其中有两种不同的意见，一种认为，既然嫦娥一号已经完成了对全月球的遥感探测，备份星就不应该继续探测月球，而应该进行适当改造后，去探测其他天体，首选目标就是火星。另一种意见认为，备份星是为月球探测准备的，当然应该继续探测月球，为后续探月任务服务。两种意见争论的结果当然已经明了，嫦娥一号的备份星，也就是后来的嫦娥二号，为它确立的探
7、测目标仍然是月球，但飞行的轨道高度更低，获得的遥感图像分辨率高达 7 米。嫦娥二号任务为嫦娥三号登陆月球选定了着陆区，试验了着陆相关技术，飞抵地月引力平衡点，实现了近距离飞越 4179 号小行星。作为一颗备份星，嫦娥二号的成就可以说是相当出色的，但火星探测也因此而暂时搁置。一个国家的航天能力谱系中如果只限于地球附近，而不包含深空探测，那么，这个国家就算不上真正意义上的航天强国。火星作为太阳系内环境与地球最为相似的行星，自然也是深空探测的焦点，是牵引航天技术跨越式发展的前沿领域。2016 年 4 月 24 日，在我国第 1 个“中国航天日”新闻发布会上，国家航天局宣布了两条重要信息，一是我国火星
8、探测任务已经批准立项，二是嫦娥四号将实现航天器第一次在月球背面着陆。从 2016 年开始，火星探测器的研制紧锣密鼓地展开。而经过旷日持久的公开征集和讨论，“天问”这个气吞山河的名字终于在 2020 年 4 月脱颖而出。如果你觉得“天问”二字并没有突出这次的探测对象火星的具体特点，那就是你还不够了解它背后更加值得期待的蓝图：“天问”之名不只是用来命名火星探测器的，而是中国今后对太阳系各个行星进行探测的系列任务的总称。楚骚古韵遐想列星安陈，华夏新声亲察七曜何貌。天问一号火星探测任务，是中国行星探测（PEC）这部史诗的亮丽开篇，是朝着建立中国深空探测工程技术体系发出的“第一问”。相比 10 年前的萤火一号，天问一号无论是在技术能力上，还是建立在经验积累基础上的信心，以及对长远战略的规划上，都完成了全面的升级。面对这个“大考”一般的问题，中国人选择了一个特别具有挑战性的作答方式。