“天问一号”来了！权威专家解读中国火星探测计划
來(lái)源：格致論道講壇
4月24日，國(guó)家航天局在2020年中國(guó)航天日線上啟動(dòng)儀式上公布：首次火星探測(cè)任務(wù)被命名為“天問(wèn)一號(hào)”，后續(xù)行星任務(wù)依次編號(hào)。我國(guó)的火星探測(cè)分哪幾步走？火星探測(cè)器指的是什么？具體將在什么時(shí)候發(fā)送火星探測(cè)器？權(quán)威專家將為您一一解讀。
中國(guó)有怎樣的火星探測(cè)計(jì)劃？
吳寶俊：周星馳有一部著名的電影叫《少林足球》，里面有一句經(jīng)典臺(tái)詞“地球太危險(xiǎn)，你回到火星去吧”，我們今天就要聊一聊怎么回到火星。
前一段時(shí)間媒體曝出了中國(guó)的火星探測(cè)任務(wù)，咱們的火星探測(cè)器什么時(shí)候發(fā)射？
賈陽(yáng)：2020年的夏天如果一切順利的話我們的火星探測(cè)器就奔火星去了。整個(gè)時(shí)間比較長(zhǎng)，因?yàn)榛鹦潜容^遠(yuǎn)，要飛到的話需要七八個(gè)月的時(shí)間，然后還要開(kāi)展大概一年以上的探測(cè)。
吳寶俊：火星車大概有多大？
賈陽(yáng)：從車體來(lái)說(shuō)差不多兩個(gè)桌子這么大。
吳寶?。?/strong>火星車和探測(cè)器是同一個(gè)東西嗎？
賈陽(yáng)：探測(cè)器是一個(gè)大名稱，火星車是其中的一類在火星上走的探測(cè)器。探測(cè)器在火星的軌道上繞著火星飛，這叫環(huán)繞器，也是探測(cè)器之一，就跟地球的衛(wèi)星看地面道理是一樣的。
還有一種在到火星表面的時(shí)候進(jìn)入，叫做進(jìn)入器或者進(jìn)入艙。然后把這個(gè)火星車從進(jìn)入艙里面放出來(lái)，在火星上開(kāi)始走，叫巡視，這個(gè)時(shí)候火星車就變成一個(gè)自己獨(dú)立的巡視器。探測(cè)器是一個(gè)總的稱呼。
吳寶?。?/strong>賈老師，咱們國(guó)家的火星探測(cè)計(jì)劃分幾步走？
賈陽(yáng)：宏觀來(lái)說(shuō)是這樣的，探測(cè)月球的時(shí)候咱們國(guó)家的計(jì)劃是分成三步走的。第一步是繞著月亮飛，第二步是落到月亮表面上去，第三步是把月球的樣品取回來(lái)。就是所謂的“繞、落、回”三個(gè)階段。
但是火星探測(cè)的第一步想把前兩步合并，就是既實(shí)現(xiàn)繞著火星環(huán)繞，又實(shí)現(xiàn)到火星的表面上去開(kāi)展探測(cè)，但是做不到把火星的樣品取回來(lái)。
吳寶俊：是不是因?yàn)槲×撕芏辔覀兲皆聲r(shí)候的技術(shù)上的經(jīng)驗(yàn)，所以就可以合二為一了？
賈陽(yáng)：有技術(shù)進(jìn)步的原因，也有一個(gè)原因就是去火星的這個(gè)窗口太寶貴，一般二十幾個(gè)月才有一次去的機(jī)會(huì)，如果要是按部就班一次次走的話戰(zhàn)線就會(huì)拉得更長(zhǎng)一些。現(xiàn)在是希望把我們的（降）落火（星）然后巡視這個(gè)愿望早日實(shí)現(xiàn)。
探索火星的初心是什么？
吳寶俊：有一句話說(shuō)的好，叫做不忘初心，牢記使命。探索火星的初心，就是原始的動(dòng)機(jī)是什么？火星有什么不一樣的地方，或者說(shuō)火星有什么特別的點(diǎn)呢？
茍利軍：可以從天文學(xué)觀測(cè)的角度去追溯一下。首先，火星是我們能夠看到的可以移動(dòng)的五顆行星之一。在金、木、水、火、土這五顆行星當(dāng)中，金星跟火星其實(shí)跟地球相對(duì)比較近的，但是金星周圍包含著一層厚厚的大氣，我們是看不清它的表面的。
盡管現(xiàn)在我們知道金星其實(shí)跟地球更為接近，它的大小跟地球更為接近，而火星的直徑其實(shí)差不多是地球直徑的一半，所以它要小非常多，但是火星的大氣要薄很多，所以我們可以直接看到它表面的各種狀況。
19世紀(jì)的時(shí)候，已經(jīng)有一米多口徑大小的望遠(yuǎn)鏡了，它就可以直接看到火星表面的特征，發(fā)現(xiàn)有好多溝渠一樣的東西。當(dāng)時(shí)人們就非常地興奮，以為這是當(dāng)時(shí)火星文明挖出來(lái)的一些類似運(yùn)河的東西。
我們現(xiàn)在知道有可能火星另外還具有一些其他的跟地球很接近的特性。所以如果我們能夠站在火星之上，就能感受到火星四季的變化。但是在其他的行星比如金星上就沒(méi)有這種變化。
另外火星處于太陽(yáng)系之內(nèi)的宜居區(qū)的最外邊緣。宜居區(qū)是在過(guò)去二十多年地外生命探測(cè)的過(guò)程中提出來(lái)的，也就是說(shuō)在這個(gè)范圍之內(nèi)有可能會(huì)有生命的存在。
對(duì)于火星而言，它正好處于太陽(yáng)系內(nèi)宜居區(qū)的外邊緣，那就說(shuō)明火星上可能會(huì)有液態(tài)水或者甚至生命的存在。
太空探索的邊界受到什么因素影響？
吳寶?。?/strong>人類的太空探索邊界的很大程度上取決于火箭運(yùn)載能力，咱們國(guó)家的火箭運(yùn)載能力最強(qiáng)的是長(zhǎng)征五號(hào)。長(zhǎng)征五號(hào)能把探測(cè)器最遠(yuǎn)送到太陽(yáng)系的哪里呢？
賈陽(yáng)：火箭確實(shí)是航天技術(shù)往前走的一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)，它提供的能力越大，整個(gè)航天的舞臺(tái)就越大，這是毋庸置疑的。咱們國(guó)家現(xiàn)在“胖五”相當(dāng)于是在成熟之中，再飛之后應(yīng)該就要執(zhí)行很多任務(wù)，包括火星的，也包括月球的。剛才提的兩個(gè)例子如果沒(méi)有“胖五”的支持實(shí)際上是實(shí)施不了的。
如果直面剛才那個(gè)問(wèn)題，說(shuō)到底能不能飛到太陽(yáng)系的最邊緣，這和多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)，發(fā)射的東西到底有多大的重量有關(guān)系。
稍稍量化一點(diǎn)，如果是發(fā)到月球的一個(gè)探測(cè)器，發(fā)到奔月的軌道上的話，應(yīng)該就是八噸左右的重量；如果要是發(fā)到火星的軌道，那基本上是四噸；如果想要更快到達(dá)探測(cè)器的邊界，這個(gè)探測(cè)器就得設(shè)計(jì)的更小一些。
茍利軍：我想補(bǔ)充一點(diǎn)，想把一個(gè)探測(cè)器或者類似的東西送到太陽(yáng)系邊緣，其實(shí)不僅僅與火箭有關(guān)，與多種因素都有關(guān)系。
比如說(shuō)最近炒得非常熱的“旅行者2號(hào)”，它在2018年12月份的時(shí)候，根據(jù)NASA的定義說(shuō)是飛出了太陽(yáng)系?！奥眯姓?號(hào)”是在2012年的時(shí)候飛出了所謂的太陽(yáng)系。
這里的太陽(yáng)系，其實(shí)不是真正意義上的太陽(yáng)系。它定義的太陽(yáng)系是太陽(yáng)的日球?qū)?/strong>。也就說(shuō)它飛出了太陽(yáng)風(fēng)和星際介質(zhì)相互作用的一個(gè)界面。
要飛出太陽(yáng)系不是火箭可以直接完成的。美國(guó)的火箭就非常厲害，可以直接把探測(cè)器送到那邊，當(dāng)然火箭送到只是第一步，讓它離開(kāi)地球附近，在接下來(lái)在過(guò)程中，它要經(jīng)過(guò)不同的天體，比如說(shuō)木星、土星，通過(guò)這些行星的引力彈弓，這種引力的加速之后才最終飛出太陽(yáng)系。
吳寶?。?/strong>《流浪地球》這部電影當(dāng)中就提到了引力彈弓。
茍利軍：是的。所以我們?yōu)槭裁匆x擇這些大的，比較重的天體呢？就是因?yàn)樗|(zhì)量比較大，所以一個(gè)小的天體從它那里拿一點(diǎn)點(diǎn)角動(dòng)量，對(duì)它沒(méi)有太大的影響。
什么是引力彈弓效應(yīng)？
吳寶?。?/strong>茍老師能不能通俗地解釋一下引力彈弓效應(yīng)。
茍利軍：比如在生活中，我拋一個(gè)乒乓球下去，如果這個(gè)桌子不動(dòng)的話，彈回來(lái)的速度不會(huì)發(fā)生變化，就是說(shuō)這個(gè)球垂直掉下去垂直彈上來(lái)的時(shí)候，向前的速度是零。
但是如果這個(gè)桌子動(dòng)了，它就會(huì)獲得一個(gè)跟桌子一樣的速度，也就是說(shuō)除了下落的速度還有一個(gè)水平方向的速度?？傮w而言它的速度就會(huì)變大，這就相當(dāng)于獲得了這個(gè)桌子一部分的能量或者角動(dòng)量，這就是引力彈弓的一個(gè)類比。探測(cè)器相當(dāng)于從這個(gè)大的天體當(dāng)中獲得了一部分角動(dòng)量，從而被加速。
在《流浪地球》電影當(dāng)中地球想借助于木星，想從木星周圍獲取一點(diǎn)能量從而使自身加速。結(jié)果沒(méi)想到進(jìn)入的時(shí)機(jī)以及進(jìn)入的角度不對(duì)，差點(diǎn)把自己粉碎掉。
吳寶俊：那《流浪地球》當(dāng)中它為什么不選火星呢？
茍利軍：火星太小了，首先火星比我們地球還要小，你到火星之后，結(jié)果是誰(shuí)加速誰(shuí)還不一定。選擇木星是有可能的，選擇土星也是有可能的，但是木星距離地球更近一點(diǎn)。所以“旅行者1號(hào)”首先是選擇木星再選擇土星，經(jīng)過(guò)一連串的加速之后最終離開(kāi)太陽(yáng)系。
吳寶俊：所以《流浪地球》就是想脫離太陽(yáng)系，想往遠(yuǎn)了跑，所以它第一步選的木星，第二步就直奔土星去了。
茍利軍：這就涉及到更為復(fù)雜的一些物理道理。比如說(shuō)，我們要想離開(kāi)一個(gè)天體或者離開(kāi)一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，必須要滿足一定的速度。對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，必須要滿足11.2公里/秒的速度才能脫離整個(gè)地球的引力。所以想離開(kāi)太陽(yáng)系的話肯定也要滿足一定的速度才行。
吳寶俊：就是所謂的第一宇宙速度，第二宇宙速度，第三宇宙速度。
茍利軍：是的，直接利用火箭的推力加速，我們是達(dá)不到這種高速的，而這種引力彈弓是自然界給我們提供的一個(gè)最為有效的方法。如果我們的能源是無(wú)限大的話，那最直接粗暴的方法就是直接加速。
吳寶?。?/strong>正因?yàn)槲覀兊哪芰渴怯邢薜模瑸榱斯?jié)省能量，所以我們要通過(guò)這種引力彈弓，一漾一漾一點(diǎn)一點(diǎn)甩出去。
火星上有沒(méi)有生命？
吳寶俊：坊間傳言都說(shuō)找外星人奔火星去找，還有一本書(shū)說(shuō)《男人來(lái)自火星，女人來(lái)自金星》，所以大家都對(duì)火星上有沒(méi)有生命充滿了好奇，可能這是科學(xué)家們想要發(fā)一個(gè)探測(cè)器上去看一看的原因之一。
另外一個(gè)原因就是我們地球上現(xiàn)在有將近七十億人口了，有人就說(shuō)地球上有溫室效應(yīng)，環(huán)境惡化不太適合人們居住，有人提出我們干脆移民火星吧。二位對(duì)這種像找外星人或者移民火星的想法怎么看？
茍利軍：對(duì)于找外星人，美國(guó)或者歐洲已經(jīng)發(fā)射了非常多這種探測(cè)器了。的確，在火星上發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水，這有確鑿的證據(jù)，是由美國(guó)的一個(gè)叫MRO（Mars Reconnaissance Orbiter火星勘測(cè)軌道飛行器）的衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的。但是火星表面溫度非常低，平均溫度差不多是零下二三十度，按照我們的直覺(jué)不太可能有真正的純凈水的液態(tài)水。
MRO這個(gè)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的是其實(shí)是一種叫化學(xué)溶液，就是鹵水。純凈水里面加入一些所謂的化學(xué)試劑后，含有鹽，就使得它的冰點(diǎn)比正常要低很多。
另外一個(gè)問(wèn)題就是到底有沒(méi)有生命呢？好多的火星車其實(shí)都是奔著那個(gè)目的去的，它們發(fā)現(xiàn)火星上跟地球的確有非常多的相似性。比如說(shuō)被水沖刷的這種巖石圓圓的，并且非常光滑，這一點(diǎn)無(wú)疑就表明了它以前被水沖刷過(guò)。
所以現(xiàn)在科學(xué)界內(nèi)大體有一個(gè)認(rèn)識(shí)，也就是說(shuō)在三四十億年前，火星之上應(yīng)該是充滿著大量的液態(tài)水的，但是后來(lái)因?yàn)榇髿獾恼舭l(fā)，慢慢的沒(méi)有足夠的壓力來(lái)維持這種液態(tài)水，以及溫度的變化，就導(dǎo)致整個(gè)表面的水蒸發(fā)掉了。
這就涉及到另外一個(gè)問(wèn)題，大氣是怎么蒸發(fā)的。總之現(xiàn)在已經(jīng)在慢慢解開(kāi)這方面的謎團(tuán)，通過(guò)研究火星我們有可能可以預(yù)見(jiàn)到地球幾十億年以后的命運(yùn)。
移民火星是個(gè)靠譜的計(jì)劃嗎？
吳寶?。?/strong>茍老師，現(xiàn)在各個(gè)國(guó)家有好多組織啟動(dòng)移民火星的計(jì)劃，您認(rèn)為有哪些是靠譜的哪些是不靠譜的？
茍利軍：依照我的看法，現(xiàn)在沒(méi)有一個(gè)比較靠譜的。
賈陽(yáng)：沒(méi)有國(guó)家只有組織吧？
茍利軍：對(duì)只有組織。比如之前聽(tīng)說(shuō)過(guò)有一個(gè)組織叫Mars One （火星1號(hào)）。當(dāng)時(shí)在全球發(fā)起了一個(gè)海選，說(shuō)要選七個(gè)人，但是只保證送你去不保證你能回來(lái)。最近我剛剛聽(tīng)到消息，這個(gè)組織破產(chǎn)了。
吳寶俊：這幾個(gè)人是送出去之后破產(chǎn)了還是選完了之后還沒(méi)送就破產(chǎn)了？
茍利軍：選完了以后還沒(méi)有正式開(kāi)始實(shí)施就破產(chǎn)了。所以我覺(jué)得現(xiàn)在有一些組織就利用火星熱潮炒概念，然后騙取一些錢財(cái)。
埃隆·馬斯克說(shuō)希望自己有一天能移民火星并且能夠在火星上退休，賈老師如何評(píng)價(jià)他的看法呢？
賈陽(yáng)：這個(gè)作為人類的暢想我覺(jué)得是值得贊美的，奔月的夢(mèng)想我們今天實(shí)現(xiàn)了，所以有夢(mèng)想是好事，但是列出具體的時(shí)間表，比如說(shuō)要賣票了或者是在退休之前能實(shí)現(xiàn)，我覺(jué)得這都屬于炒作的行為。
送人上火星難度有多大？
吳寶俊：有沒(méi)有可能我們下一步直接送人上火星？這個(gè)在技術(shù)難度上比送人上月球大還是??？
賈陽(yáng)：大得多得多。到月球去然后再回來(lái)，整個(gè)計(jì)劃的任務(wù)時(shí)間通常也就在十幾天左右。如果說(shuō)載人到火星，按現(xiàn)在的技術(shù)能力，先要九個(gè)月左右的時(shí)間飛過(guò)去，還得在那兒等，因?yàn)榛丶业拇翱诓皇翘焯扉_(kāi)著的，等上一個(gè)接近年的單位，然后再以一年的時(shí)間回來(lái)，整個(gè)任務(wù)周期需要三年多以上的時(shí)間。
吳寶俊：您說(shuō)的那個(gè)窗口是指一個(gè)合適的距離合適的時(shí)間吧？
賈陽(yáng)：實(shí)際上現(xiàn)在去火星，由于我們的能力或者說(shuō)人類的能力有限，是要利用天體之間的運(yùn)行規(guī)律，給我們打開(kāi)有限的一段時(shí)間。
比如說(shuō)這幾天你可以發(fā)射，如果過(guò)幾天你再發(fā)射就到不了了。從地球到火星去，需要的能量比較少的機(jī)會(huì)兩年多才有一次。基于這樣的一個(gè)原因，剛才說(shuō)的任務(wù)就不是短時(shí)間能完成的，是以年為單位的。
生活在火星上有什么困難？
吳寶?。?/strong>活在火星的表面會(huì)有哪些困難？
賈陽(yáng)：我覺(jué)得這算是一個(gè)暢想型的回答，是遙遠(yuǎn)的而且沒(méi)有時(shí)間表的一個(gè)事情。首先人到火星之后很大程度上要用本地的資源，不能什么東西都是從地球上帶過(guò)去，這是承受不了的。
首先要防輻射，它的大氣比較稀薄，不像地球大氣對(duì)人保護(hù)得這么好。一種有效的手段就是建一個(gè)地下的或者半地下的城堡，這個(gè)城堡的建設(shè)暢想起來(lái)類似于3D打印那樣的方式。
假設(shè)用火星當(dāng)?shù)氐耐寥篮偷V物，在高溫熔融的狀態(tài)下建一個(gè)氣密性的城堡，上面可以是透明的，能夠進(jìn)陽(yáng)光，能把能量吸進(jìn)來(lái)，那么相對(duì)來(lái)說(shuō)在一定的土壤深度下溫度就變成恒定的狀態(tài)了，這對(duì)人類生活也有好處。
長(zhǎng)時(shí)間生活的話有一個(gè)問(wèn)題是人的肌肉的退化。因?yàn)橹亓Σ灰粯印５膊灰欢ǚ堑缅憻?，因?yàn)樵诓诲憻挼那闆r下，長(zhǎng)時(shí)間地繁衍下去，可能人類的一個(gè)亞種就誕生了，就不太適合生活在地球，就適合生活在火星了。
吳寶?。?/strong>火星表面的引力比地球小不少。
賈陽(yáng)：火星引力可能是地球引力的四成。
茍利軍：剛剛賈老師提到了可以通過(guò)3D打印的方式，利用當(dāng)?shù)氐馁Y源去建造房屋。前一段時(shí)間NASA就發(fā)起了類似的競(jìng)賽，比如說(shuō)如何利用當(dāng)?shù)氐馁Y源來(lái)建造設(shè)計(jì)一種非常合適的東西，比如說(shuō)，可以防輻射的、恒溫的東西。
吳寶?。?/strong>是一個(gè)建筑學(xué)的設(shè)計(jì)比賽。
賈陽(yáng)：打印一個(gè)扳手，一個(gè)建筑，一塊磚，模型之類的。
運(yùn)載火箭用哪種能源最好？
吳寶?。?/strong>回到火箭運(yùn)載技術(shù)這個(gè)問(wèn)題。我們的運(yùn)載火箭技術(shù)和SpaceX的獵鷹火箭技術(shù)是不一樣的。咱們國(guó)家用的是液氧煤油技術(shù)，而他們用的是液氧甲烷技術(shù)，這兩個(gè)技術(shù)之間有什么區(qū)別呢？
賈陽(yáng)：差別還是比較大的。從推進(jìn)劑使用的時(shí)間長(zhǎng)短或者傳統(tǒng)性上，兩種推進(jìn)劑其實(shí)都有比較悠久的歷史了，但是總的來(lái)說(shuō)煤油相對(duì)更成熟一點(diǎn)。煤油里大概有十幾個(gè)碳組成的串形成的一種混合物，甲烷是個(gè)純凈物，就是CH4。
如果用甲烷的話，這個(gè)推進(jìn)劑要在更低的溫度下才能保持液化的狀態(tài)。用煤油的話相對(duì)來(lái)說(shuō)保存起來(lái)就更容易，這是煤油好的地方。
但是為什么在重復(fù)使用的火箭里面選擇甲烷呢？這就跟汽車積碳的道理有點(diǎn)相似，如果火箭想走可重復(fù)利用的道路，就不希望在發(fā)動(dòng)機(jī)里產(chǎn)生積碳。甲烷相對(duì)來(lái)說(shuō)碳的數(shù)量比較少，更不容易在發(fā)動(dòng)機(jī)里積碳，可以多次重復(fù)使用。
美國(guó)在研發(fā)火星用的核反應(yīng)堆？有什么用？
吳寶俊：網(wǎng)上說(shuō)美國(guó)正在研發(fā)火星用的核反應(yīng)堆，這個(gè)核反應(yīng)堆有什么用？
賈陽(yáng)：確實(shí)這個(gè)技術(shù)是有用的，但不一定用在火星上，有很多用這個(gè)技術(shù)的地方。隨著探測(cè)器和太陽(yáng)之間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，太陽(yáng)的光就越來(lái)越弱，那么靠太陽(yáng)能電池發(fā)電供探測(cè)器使用的方式到了比較遠(yuǎn)的地方就不太可行了。
吳寶俊：就是用來(lái)給探測(cè)器提供能量的。
賈陽(yáng)：對(duì)，但是探測(cè)器工作總是需要電的，這個(gè)電在地球軌道或者月球或者火星可以靠太陽(yáng)能發(fā)電的方式解決，但是到更遠(yuǎn)的地方去，比如說(shuō)冥王星探測(cè)，那個(gè)時(shí)候陽(yáng)光就已經(jīng)很弱了，再靠這個(gè)方式就不靈了，所以就需要用核的方式。
但是在核里面又分各種各樣的方式，比如說(shuō)聚變的方式，相當(dāng)于氫彈那樣的道理，或者是裂變的方式，類似原子彈的道理。我們現(xiàn)在可能先利用比較溫和的衰變方式，慢慢放出一部分熱量，然后把它用來(lái)發(fā)電，美國(guó)的火星車就用過(guò)相關(guān)的技術(shù)。
如果特別強(qiáng)調(diào)反應(yīng)堆的話，我覺(jué)得最主要的功能就是發(fā)電給探測(cè)器提供電能，這是一個(gè)比較切實(shí)的想法。
茍利軍：我挺贊同賈老師說(shuō)的，以后如果登上火星怎么取得能源，有可能反應(yīng)堆是一個(gè)非常成熟的，我們?cè)诘厍蛏弦呀?jīng)做過(guò)非常多測(cè)試的一種方式。
我還想到了另外一點(diǎn)，比如說(shuō)在很久以前就有科學(xué)家設(shè)想怎么通過(guò)一種聚變的方式，讓火星的大氣快速達(dá)到一定的濃度。因?yàn)槲覀冎浪臏囟认鄬?duì)比較低，在南北兩極有大量的干冰，所以就有人提出，通過(guò)轟炸的方式讓這些氣體揮發(fā)起來(lái)，使得氣體的濃度增大，大氣壓力就能增加，但是不太可靠，所以僅僅是一種設(shè)想而已并沒(méi)有真正去實(shí)現(xiàn)它。
火星采礦應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)？
吳寶?。?/strong>火星的第一步成功以后，第二步計(jì)劃可能是巡航后返回，返回的時(shí)候是不是有可能把采樣帶回來(lái)一些，具體怎么采，采什么東西呢？
賈陽(yáng)：目前沒(méi)有列入到計(jì)劃里，但是把火星表面的樣品采回來(lái)確實(shí)是火星探測(cè)“皇冠上的明珠”，至少大家都盼著這件事能實(shí)現(xiàn)。
到了火星表面上有兩種采法，一種是傻采型。落地之后旁邊有什么就把它抓起來(lái)。還有一種高級(jí)一點(diǎn)的，就是在旁邊鉆一定的深度，鉆到地下比如1米、2米深的巖石，這是一種方式。
還有一種就是帶輛車，這輛車開(kāi)出去可以在科學(xué)家感興趣的地方采巖石的樣品，然后再把它帶回來(lái)，送到地球上。應(yīng)該說(shuō)形式還是很多樣的。
茍利軍：應(yīng)該是2020年，好多國(guó)家都有類似的發(fā)射火星探測(cè)器采礦回來(lái)的計(jì)劃，美國(guó)也有一個(gè)這種探測(cè)計(jì)劃。他們之前已經(jīng)成功了非常多次，所以這次就想采礦然后再帶回來(lái)，這是他們其中的一個(gè)目標(biāo)。
此外，之前也有好多設(shè)備可以用來(lái)采礦，比如說(shuō)好奇號(hào)、機(jī)遇號(hào)，另外還有InSight（洞察號(hào)）——前一段時(shí)間制造的相當(dāng)于地震儀的那個(gè)東西，它們都是通過(guò)打礦的方式，讓鉆頭鉆下去然后再把樣本取出來(lái)。火星車內(nèi)部就有一個(gè)小型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，樣本鉆出來(lái)以后放到里面進(jìn)行光譜分析得到它的組成成分等等。
同一個(gè)世界，同一個(gè)夢(mèng)想——各國(guó)都有火星夢(mèng)
吳寶?。?/strong>1988年日本探測(cè)火星失敗了；歐洲兩次軌道系成功了但是著陸系失敗了；美國(guó)失敗的次數(shù)非常多，極地著陸者在距離火星表面40米的時(shí)候墜毀了；俄羅斯蘇聯(lián)的探測(cè)器水平從指標(biāo)來(lái)看是大幅領(lǐng)先美國(guó)的，但是基本上20多個(gè)火星探測(cè)器全部都失敗了；印度2013年發(fā)射的火星探測(cè)器成功了，成為第一個(gè)成功的亞洲國(guó)家。為什么探測(cè)火星的失敗率這么高，它的難點(diǎn)到底在哪里？
賈陽(yáng)：其實(shí)要把剛才那段長(zhǎng)長(zhǎng)的歷史分成兩個(gè)部分。一個(gè)就是早期冷戰(zhàn)的時(shí)候，蘇美爭(zhēng)奪誰(shuí)第一個(gè)到火星的階段，也就是大概50年前的那個(gè)階段，那時(shí)候可靠性確實(shí)比較差，成功率確實(shí)不高。
第二個(gè)階段是最近的十幾年，包括剛才說(shuō)的印度實(shí)現(xiàn)了亞洲首次環(huán)（繞）火（星）飛行等等，這是屬于第二個(gè)階段的事情。這個(gè)時(shí)候就已經(jīng)不再是盲目的打一個(gè)試一試的階段了，是追求可靠性的階段。
總的來(lái)說(shuō)，火星對(duì)俄羅斯人來(lái)說(shuō)算是一個(gè)墳?zāi)?，若干次都沒(méi)有成功，沒(méi)有特別完美的案例。但是我們也要吸取人家的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，站在所謂巨人肩膀上我們才能走得更遠(yuǎn)。對(duì)于馬上要實(shí)施的這次任務(wù)，我們還是要謹(jǐn)小慎微，盡量多考量。
主要就有一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，就是因?yàn)檫h(yuǎn)，遠(yuǎn)了之后在那邊出現(xiàn)了什么事情不像在地球附近那樣我們能夠及時(shí)處理，需要探測(cè)器自主決策遇到這些問(wèn)題之后該怎么辦。
吳寶?。?/strong>這中間有沒(méi)有可能用到人工智能的技術(shù)？
賈陽(yáng)：我們現(xiàn)在還沒(méi)敢把詞用到那么高，自主是肯定需要的，所有的事情都需要探測(cè)器自己決定，遇到故障、異常走哪一個(gè)分支，這些事情都要靠探測(cè)器自己應(yīng)對(duì)。智能是我們努力的方向。
吳寶?。?/strong>有很多網(wǎng)友對(duì)印度的一發(fā)成功還挺驚訝的，這是不是意味著咱們的航天探索能力落后于印度了？
賈陽(yáng)：首先得祝賀人家，確實(shí)是亞洲第一個(gè)實(shí)現(xiàn)火星的環(huán)繞的國(guó)家。但是我們這一次去，方案設(shè)計(jì)或者整個(gè)規(guī)劃就沒(méi)想要再走這條路了。
吳寶俊：因?yàn)橛《纫呀?jīng)實(shí)現(xiàn)環(huán)繞了，所以咱們就可以跳過(guò)這一步。
賈陽(yáng)：我們不太想簡(jiǎn)單環(huán)繞一下了，而是想把難度提高，把一階段和二階段兩步并作一步走，既實(shí)現(xiàn)環(huán)繞又要進(jìn)到大氣里面去，落在火星表面然后把我們的車開(kāi)出來(lái)，難度系數(shù)是不同的。
茍利軍：在下落的過(guò)程當(dāng)，到時(shí)候會(huì)不會(huì)在空中有好幾個(gè)小的環(huán)繞器跟地面上進(jìn)行溝通，相當(dāng)于一個(gè)中繼器呢？
賈陽(yáng)：等到我們的火星車工作的時(shí)候，肯定是需要中繼星把探測(cè)的數(shù)據(jù)、圖片傳到地面上來(lái)，但是（降）落火（星）的時(shí)候只有一個(gè)環(huán)繞器。雖然旁邊有美國(guó)的環(huán)繞器，但是我們至少目前還沒(méi)有要依賴美國(guó)的環(huán)繞器給我們傳數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行這個(gè)任務(wù)。這次任務(wù)還是一個(gè)獨(dú)立自主的規(guī)劃。
想成為火星探測(cè)的筑夢(mèng)者，該學(xué)什么專業(yè)？
吳寶?。?/strong>有志的年輕人看了這個(gè)節(jié)目后，希望在將來(lái)成為一位火星探測(cè)或者其他行星探測(cè)的總設(shè)計(jì)師，他在上大學(xué)的時(shí)候應(yīng)該報(bào)考什么樣的專業(yè)？
賈陽(yáng)：我覺(jué)得首先一個(gè)概念得把它分開(kāi)，就是到底想做科學(xué)家還是想做工程師。如果想搞科學(xué)研究，做出新發(fā)現(xiàn)，就得讓茍老師來(lái)說(shuō)。
如果想做工程師，很多專業(yè)都可以，比如說(shuō)我本身是學(xué)傳熱的，然后學(xué)計(jì)算機(jī)、電子，或者是機(jī)械，需求量都是比較大的。需求量小的，比如說(shuō)工業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)火星車的時(shí)候，為了把它設(shè)計(jì)得既滿足功能的要求，又滿足審美漂亮的需要，我們實(shí)際上也是做了相應(yīng)的工業(yè)設(shè)計(jì)的，這就屬于小眾一點(diǎn)的需求。
應(yīng)該說(shuō)工科的差不多和航天器的工業(yè)設(shè)計(jì)都有關(guān)系，典型的學(xué)校比較多，包括北京航空航天大學(xué)、北理工、南航、哈工大等等。各個(gè)學(xué)校最擅長(zhǎng)的專業(yè)又有所不同，這個(gè)就不展開(kāi)了。
吳寶?。?/strong>茍老師，您說(shuō)說(shuō)要做科學(xué)家的話要報(bào)考什么專業(yè)呢？
茍利軍：要說(shuō)科學(xué)，尤其是天文學(xué)，我覺(jué)得相對(duì)會(huì)比較簡(jiǎn)單，因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)有比較成熟的相應(yīng)的專業(yè)。比方說(shuō)中國(guó)科學(xué)院大學(xué)里面就有天文與空間學(xué)院，除此之外還有南京大學(xué)、北京師范大學(xué)、北大、清華等等。好多學(xué)校里面都有天文的專業(yè)。
所以如果你感興趣，這些學(xué)校天文專業(yè)都有系統(tǒng)性的學(xué)科，而且也有非常好的老師，最終在你自己的努力之下，我覺(jué)得肯定會(huì)達(dá)到你的理想和目標(biāo)的。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的“天问一号”来了！权威专家解读中国火星探测计划的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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