天問·火星

朱國順

4月24日，在中國第一顆人造衛星“東方紅一號”發射50周年紀念日，中國宣布了第一位火星使者的名字：“天問一號”。按照計劃，它將在2020年7月搭乘長征五號火箭，遠征太陽系的另一顆行星火星。這將是中國出發迄今最遠的一次旅行。

“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？”這是屈原在《天問》里提出的課題，如今中國航天人將派出使者，試圖去解開屈原之問。中國的行星探測任務被命名為“天問”系列，最先出發的是“天問一號”，這是在以特殊的方式向先賢致敬。

探尋別的星球上的秘密，一直以來是人類仰望星空之際孜孜以求的夢想與追求。隨著現代航天科技的進步，這樣的追求逐步從夢想化為了現實。但是宇宙過于浩瀚，太陽系、銀河系、河外星系，各個星球之間的距離相對于人類現在所及的飛行速度來說依然過于遙遠，當代的航天科技能力要飛出太陽系就需要3萬年。作為距離地球較近、自然環境與地球最為相似的行星火星，因而成了人類深空探測的熱點，迄今人類對其它行星的實際探測僅限于火星，蓋源于此。

雖然火星是地球的“近鄰”，實際上兩者距離最近的時候約5600萬公里，最遠達4億公里。在這樣的距離上，以第二宇宙速度每秒超過11公里的速度飛行，要飛一年多時間，以每秒30萬公里的光速發射電波，收到回音要十來分鐘，因而拜訪“近鄰”也是一件十分不容易的事情。也因此，從1961年至今，人類實施火星探測活動達45次，但成功和部分成功的任務一共僅有22次。

由于路途遙遠，“天問一號”將先發射至地球-火星轉移軌道，隨后在地面測控系統支持下，通過多次軌道機動和中途修正，在近火點實施制動進入環火橢圓軌道，運行到選定的進入窗口時探測器進行降軌控制，釋放著陸巡視器。著陸巡視器進入火星大氣層后，通過多級減速和著陸反沖軟著陸火星表面。屆時，中國將成為第二個實現火星表面巡視探測的國家。在最后的降落階段，由于電波傳送需要好幾分鐘的時間，地球上的控制人員已無法即時發送指令進行控制，著陸只能按照程序自動進行。

火星探測的一大挑戰是信號傳送。從上億公里外傳來的信息，沒有大口徑天線就無法接收。為此，國家在天津武清新建了70米高性能接收天線（GRAS-4），這是亞洲最大的單口徑全可動天線，重約2700噸，面積相當于9個籃球場大小。4月25日，70米天線反射體完成了整體吊裝，預計將在今年10月具備火星探測數據接收能力。未來如果要接受最遠處4億公里之遙微弱信號，可能需要加上密云的50米天線和40米天線，以及昆明的40米天線，4個天線同時接收數據進行信號合成，才能完成火星探測數據的接收任務。

中國首次自主火星探測，將探究火星生命的存在和演化過程等問題，借此了解地球的演化歷史和預測地球的未來變化趨勢，同時也為人類開辟新的生存空間尋找潛在目標，最終目的是為地球和人類社會的可持續發展服務。

“天問一號”是中國行星探測的第一步，浩瀚星空的探索征途漫漫。太陽系由8大行星和185顆天然衛星組成，在更加遙遠的星空中，根據推算適宜人類居住的星球數量，至少有50多個。

星際航天，依靠人類現有航天技術是遠遠不夠的。腦洞大開的科學家，目前能夠想象得到的最快運動方式，只能是光速。但即使是每秒30萬公里光速，對于浩瀚星海來說依然過慢。并且如果能實現并利用這樣的速度，一個新的更大問題會出現：在光速條件下，世界是人類在今天無法想象的。

超越了人類認知的未來，需要人類進一步升華自己的認知。或許，這正是“天問”的意義。