中美火星探測有哪些差距

中國天問一號火星探測器于5月15日成功在火星烏托邦平原南部預選著陸區著陸，火星上首次留下中國人的印跡。美國媒體稱，中國由此成為全球第二個能在火星表面展開科研探測的國家。但也有部分西方媒體稱“中國不過是重復了美國多年前就完成的事而已”。在火星探測領域，中美技術有何不同？下文由多名航天專家為大家解析。

傳統著陸方式不代表落后

在15日的降落過程中，天問一號自主完成了難度非常大的“驚魂9分鐘”：它首先借助火星大氣進行氣動減速，克服超高速摩擦產生的高溫、氣動帶來的姿態偏差等挑戰，將每小時約2萬公里的下降速度減掉90%左右；緊接著，天問一號打開降落傘，進行傘系減速，當速度降至每秒100米時再通過反推發動機減速，進入動力減速階段。距離火星表面100米時，天問一號進入懸停階段，精準避障、緩速下降后，著陸巡視器在緩沖機構和氣囊的保護下穩穩降落在火星表面。

某航天雜志主編王亞男表示，美國在火星探測領域成功次數非常多，降落模式更是花樣繁多：氣囊彈跳方式、反推發動機減速方式和看上去最令人匪夷所思的“天空起重機”方式。

他表示，中國天問一號采用反推發動機減速方式并不代表落后，而是根據火星車的實際需求制訂的降落方法。例如采用“天空起重機”的美國“毅力”號火星車重量超過1噸，如果用傳統的著陸方式，著陸器需要很強大的支撐結構，將導致探測器非常笨重。而天問一號搭載的祝融號火星車重量只有240公斤，雖然它的著陸方式看起來傳統，卻是經過驗證的成熟技術。“我們在探月任務時不止一次地實踐過，所以在登陸火星時使用該技術無疑是最可靠的。中國首次登陸火星，確保任務的圓滿成功是目的所在。”

空氣動力學家、航天技術專家黃志澄也表示，具體采用什么降落方式，取決于火星車的重量和使命。例如“天空起重機”也無法滿足未來火星載人著陸器需求，后者重量可能達到13噸以上，因此屆時美國還需要發展新的技術。

缺乏一手核心數據

王亞男表示，美國在之前多次的火星探測任務中，積累了豐富的數據和經驗，這種優勢是中國首次火星探測任務無法相比的。航天科技集團五院總體設計部火星巡視器總體主任設計師陳百超坦承，“我國首次實施火星探測任務，沒有火星環境特別是大氣等參數的一手數據，相當于在一個完全未知的環境步步摸索，難度可想而知。”

缺乏一手核心數據也是天問一號為何在火星軌道上停留3個月才降落的重要原因之一。目前，美國航空航天局（NASA）在火星軌道運行有“火星勘測軌道飛行器”“火星大氣與揮發演化”探測器和“火星奧德賽”號等多個探測器，它們不僅提供了火星環境的大量數據，而且還可為“毅力”號火星車提供中繼通信服務，使后者可以安心地直接降落在火星表面。

中國天問一號就沒這么好的條件，由于美國禁止NASA與中國展開航天合作，天問一號必須預先借助自身攜帶的高分辨率相機，選擇好合適的區域才能降落。此外，在火星軌道上分離的天問一號環繞器還將“一機多用”：它先作為飛行器，將著陸巡視器送至火星著陸軌道，然后作為通信器，建立與地球之間的中繼通信鏈路，未來還要作為探測器對火星進行科學探測。

探測任務難度有差別

專家普遍承認，美國“毅力”號火星車的探測任務比中國天問一號的難度更高。黃志澄表示，“毅力”號上搭載的儀器主要是用于探索火星上是否存在生命，目標是為載人登火星做準備。而中國主要是關注火星土壤和環境，雙方在探測技術上也有差距。

王亞男表示，“毅力”號攜帶的火星直升機首次在地球以外的大氣中飛行，意義非常重大。其次，“毅力”號還首次以火星大氣中的二氧化碳為原料，直接通過高溫電解的方式生成一氧化碳和氧氣，這意味著人類在技術上有可能以火星大氣為原料直接制取呼吸所需要的氧氣。他認為，“在火星探測領域，中國還是初次到訪者。現在進行的包括對于火星表面的巖石成分、土壤、地質和大氣構成等基礎研究，是探測火星必須要做的必修課。而美國已經是屢次到火星‘串門’的行家，因此在火星上工作內容肯定比中國要深入和豐富。”但他強調，總體而言，中美在火星探測技術的差距正在縮小。