對話歐陽自遠火星是地球的好姐妹

劉源隆

“自古以來人們對火星就沒有什么好印象，火星在歷史上沒有好名聲。”歐陽自遠說，因為火星是紅色的，因此自古以來很多文明認為它代表了血腥、戰爭、死亡和瘟疫。其實，火星的紅色來自它表土里的赤鐵礦。“火星在第四個跑道轉圈，地球在第三個跑道轉圈，很有規律，很守秩序，而且一直是這樣運行的，所以火星是地球非常好的一個姐妹。”歐陽自遠笑言。

火星可能出現過生命

放眼整個人類歷史發展，地球受到太多的自然威脅，包括生態環境的破壞等，未來很可能不再宜居了，所以人類不能總是待在搖籃里面，得走出去探索，在太陽系里找到另外一個天體，讓它變成人類的第二個“家園”。

《小康》·中國小康網：相比于月球探測，火星探測的難點在哪里？

歐陽自遠：第一是發射窗口問題。月球探測器每一個月有一個發射窗口期;而火星探測器大約26個月才有一個發射窗口期。

第二是到達目標的飛行距離。月球探測器的飛行距離大約38萬公里，一般飛行4—5天。火星探測器的飛行距離4.5億公里，飛行時間大約7個月。

第三是地球與火星的距離。這一距離是不斷變化的，由5500萬公里—4億多公里，測控指令要有合理的提前時間量，在火星空間和火星表面的探測器才能按時執行。測控指令到達月球大約1.3秒，可以即時發出，而對于火星需要提前3—28分鐘不等。

第四是火星探測器著陸的難度大。月球表面屬于超高真空，沒有氣候變化，著陸器和月球車著陸成功率比較高。火星氣候變化無常，特別是沙塵暴期間，安全著陸難度增大。火星車著陸采用各種氣動減速和降落傘減速等軟著陸方式，使自己安全著陸。

《小康》·中國小康網：探索火星的科學意義具體是什么？

歐陽自遠：當代的深空探測已經進入月球探測是起點、火星探測是重點、小行星探測是熱點、木星與木星系探測是亮點的新階段。火星是太陽系的八大行星之一，在太陽系家族中是與地球相似程度最高的行星，如自轉軸的傾斜角度，自轉周期，一年四季氣候變化，古河道、古湖泊的呈現，大氣層、電離層和磁層的演化等。火星的起源與演化的研究可以為地球和太陽系的起源與演化提供有重大意義的科學依據，推動比較行星學和太陽系演化學的發展。

此外，火星生命的探尋始終是火星探測的第一個科學目標，科學家期望在太陽系內能找到第二個孕育有生命和生命活動的天體。科學家相繼跟蹤火星上的水、甲烷，但都沒有找到生命活動的痕跡。但中國科學家從新近降落的火星隕石中發現，隕石中微細的碳顆粒的碳同位素組成，具有生命來源的特征，證明火星在歷史上可能孕育和出現過生命。美國的“好奇號”火星車也發現火星巖石中的有機化合物，表明火星可能出現過生命。

天地聯合探火星

“天問一號”由火星軌道器和火星表面巡視器——火星車組成，會完成發射、地火轉移、火星捕獲、火星停泊、離軌著陸和開展科學探測6個階段的任務。2021年2月，“天問一號”將到達火星，行程接近4.5億千米。

期待“天問一號”全面完成科學探測目標和任務，持續提高中國深空探測的關鍵技術，促進月球與行星科學、太陽系演化學的創新發展。

《小康》·中國小康網：“天問一號”發射成功，讓國人很激動。這次“天問一號”火星探測的任務有哪些？

歐陽自遠：“天問一號”火星探測器的科學目標為以下5項：1.研究火星形貌與地質構造特征及其變化。探測火星全球地形地貌特征，獲取典型地區的高精度形貌數據，開展火星地質構造成因和演化歷史研究。2.研究火星表面土壤特征與水冰分布。探測火星土壤種類、風化沉積特征和全球分布，搜尋水冰信息，開展火星土壤剖面分層結構研究。3.研究火星表面物質組成。探測火星表面各類巖石的化學成分、礦物組成與巖石類型及其分布特征，探查火星表面次生礦物的化學組成、分布特征與形成環境。4.研究火星大氣層、電離層及表面氣候變化與環境特征。探測火星空間環境及火星表面氣溫、氣壓、風場，研究天氣季節性變化規律。探測火星的電離層結構并研究其成因。5.研究火星物理場與內部結構。探測火星磁場特性，開展火星早期地質演化歷史及火星內部質量分布和重力場研究。

《小康》·中國小康網：2016年我們立項了這次的火星探測項目，至今也才4年多，我們的腳步這么快，是否得益于我們在月球探測上積累的技術和經驗？

歐陽自遠：人類開展的深空探測，月球探測是起步，再進一步探測太陽系的行星、小行星，甚至開展行星際的穿越探測。我國開展的火星探測確實得益于我國月球探測的經驗積累和技術進步，不斷地繼承、發展、創新與提高。

我國的深空探測一般都具有五大科學技術系統：火箭運載系統已經從長征三號發展到長征五號火箭;探測器系統由繞月探測器，提高到火星軌道探測器，月球車提升到火星車探測;38萬公里的測控系統能力提高到將近4億公里的測控能力;地面應用系統，從全部接收月球科學探測數據的能力，提升到4億公里左右距離的全部火星探測數據的能力;探測儀器設備的制作能力不斷提高，適合各類天體的環境和科學目標的需求。可以說，中國已經具備向太陽系的星辰大海挺進的能力！

《小康》·中國小康網：和蘇聯、美國以及歐洲對于火星的探測任務相比，我們的探測會有哪些不同？

歐陽自遠：我們這次的火星探測任務是“火星軌道器+火星車”組合協同工作，也就是說，天地聯合探測火星是我們最大的特色。其中，火星軌道器在天上圍繞火星運行，通過環繞遙感探測，可以對火星表面和大氣進行綜合性全面調查;火星車通過軟著陸在地面上運行，巡視探測，可獲得著陸區的氣象特征、地形地貌、火星地質構造、表面巖石類型、土壤種類和地下水分布等數據，為火星資源環境和科學研究提供基礎資料。

而其他國家，要么就發一個軌道器，要么就發一個火星車，要么發一個著陸器，上面放儀器探測器，比如美國的火星探測計劃就是借助“好奇號”火星車將一個配有高精度儀器的巨大實驗室搬到火星。

我們要飛得更遠

登陸月球和火星只是人類探索太空的一小步，火星著陸巡視，火星取樣返回，小行星探測，木星及其他行星的穿越，木星衛星的探測等，是中國未來10年要完成的任務。

我們要飛得更遠，我們也有能力飛得更遠。

《小康》·中國小康網：這次火星探測任務是否標志我國將開啟深空探測的全新階段，未來在深空探測方面我們的計劃有哪些？

歐陽自遠：這次“天問一號”發射成功以后所開展的火星探測具有一個鮮明的特點，那就是火星軌道器對火星進行全球性與綜合性的探測和火星車對火星局部進行詳細勘測，這樣就構成了在火星的天上和地上開展聯合探測。

我國對下一步的探測也提出了一些初步的設想。我們將實施火星探測與火星采樣返回;近地小行星與小行星帶的小行星與彗星探測及其采樣返回;木星與木星的衛星系統探測和太陽系行星際空間穿越探測等。這些計劃都是要向太陽系的星辰大海挺進，將為我國基本實現社會主義現代化做出重大貢獻。

《小康》·中國小康網：今年年底“嫦娥五號”即將發射，如果發射成功，我們是否就具備了從月球返回的能力？那么載人登月和載人登陸火星的計劃是否是下一階段的目標？

歐陽自遠：2020年年底，我國將發射“嫦娥五號”，實施月球表面取樣返回地球。“嫦娥五號”落月后，將開展電鏟鏟取著陸位置周圍的土壤和巖石碎塊與碎屑。著陸器上裝備有一臺自動取樣鉆孔機，獲取2米深的保持原土壤層的層序和結構柱狀樣品。“嫦娥五號”將從月球帶回重量大約2千克的樣品，供科學研究、永久保存、科普展覽、國家禮品等使用。我們已經組織全國相關的各種類型的先進實驗室，發揮各自的特色與優勢開展月球巖石和土壤的系統與精細研究。

“嫦娥五號”鏟取和鉆取的全部樣品，都將在現場編號與封裝，完好保存在“嫦娥五號”的返回艙內。然后，“嫦娥五號”著陸器攜帶的上升器與返回艙在月面起飛，與月球近空飛行的飛船交會對接，飛船攜帶返回艙返回到地球的大氣層上空將返回艙分離。返回艙進入地球大氣層，最后打開降落傘，著陸在內蒙古自治區的四子王旗。地面應用系統人員在著陸現場接收返回艙內的全部月球樣品。

這次發射將為我國載人登月和月球基地建設積累經驗和技術。在此基礎上，人類將開啟重返月球的新征程，并孕育出月球科學的新突破，最終形成人類開發利用月球的能力。關于載人登月和載人登陸火星，各個航天大國都有一些愿景安排，但是都沒有提出明確的時間表。