中国火星探测器如何实现安全着陆?

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即将起航！关于火星，你知道多少？（3）

在上周的节目中，中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥向我们介绍了我国火星探测工程的基本情况、探测意义和需要解决的难题，让我们对火星以及人类对它的探索工作有了基本的了解。

根据介绍，目前我国的火星探测任务工程已经进入了最后的攻坚阶段。那么在不久的将来，我国的火星探测器将在哪里着陆？如何保证安全？火星探测到底要探些什么？

今天的节目我们邀请到了中国科学院国家天文台研究员郑永春和中国科学技术馆副研究员赵洋作为特约观察员来到节目现场，二位将与张荣桥总设计师一起为我们解答疑惑。

中央纪委国家监委网站《科技向未来》第二期节目《即将启航！关于火星，你知道多少？》，为您继续揭秘中国首次火星探测任务。

中国火星探测器将选择哪里着陆？



主持人：刚才我看到二位非常认真仔细地在听张总的演讲，不知道二位有什么样的感受可以跟我们大家分享一下吗？

赵洋：刚才听了张总的报告，觉得内心十分的激动，心潮澎湃。知道咱们国家即将开展首次火星无人探测，能够走到国际深空探测行列的前列，我作为航天爱好者、作为中国人感到非常的光荣和骄傲。



郑永春：我是在中国科学院国家天文台工作，在中国做火星探测工程之前，我们只能用国外的一些数据、一些分析资料来进行研究。我们看到张总刚才介绍了中国火星探测的进展，而且进展也非常的顺利，我们也可以预期可能明年我们的火星探测器就会发射，然后我们就可以获得火星上的第一手的资料。我们用这些资料就可以获得中国人对火星新的认知，我们在认识火星的道路上可能会更进一步，我也非常期待。

主持人：我知道今天二位嘉宾也都带来了几个问题，我们第一个问题让郑老师先问好不好？

郑永春：我想跟张总请教个问题，我们选择这个着陆区到底在什么地方，然后选择这样的着陆区有什么样的一些特殊的含义？

张荣桥：关于着陆区的选择是非常重要的一件事情，但它最终的确定又是多因素综合的一个结果，非常难的，甚至有时候存在一些矛盾。从工程角度考虑，我们要考虑到着陆时刻它的太阳光照、测控通讯的条件，还要考虑到它的地形地貌等这些安全性的因素。那么科学家们关注什么，希望去潜在目标丰富的这些地方，所以这两者在一定的时候是存在矛盾的。我们现在确定两块着陆区，这个着陆区都在我们火星的北半球20到30度的纬度范围，这一块是相对平坦，从科学家这个角度来看，应该说潜在的科学价值也是非常大的一块区域。

短短7分钟，火星探测器

如何实现安全着陆？



郑永春：我们知道火星探测最难的就是我们进入火星大气层，到着陆到火星表面，这个过程时间非常短，大概只有短短的7分钟时间。到现在为止，可能全世界也只有一个国家成功登陆过，我们想请教一下张总，我们在这方面做了哪些充分准备？

张荣桥：的确像你所说，进入火星难，有很多难的环节。比如我们首先要去环绕被火星捕获，这是难的。被火星捕获后进入火星大气，尤其是最后进入大气之后的7分钟，环节很多，但是最后的七分钟是关键。因为我们奔火7个月，亿里迢迢走过去，最后成不成功就看这7分钟，所以是关键的7分钟。那么我们怎么干？

第一步，我们要靠气动减速。什么意思？我们就是要设计一个合适的外型，使它在进入火星稀薄的大气当中能够产生足够大的阻力，同时又不至于使它翻车、乱撞、倒向飞行。

第二步，通过气动减速到一定程度之后，我们要利用降落伞的减速。

第三步，在这一步的基础之上，我们就利用探测器所携带的发动机，在运动的反方向上面产生制动力，这个我们叫动力减速。



第四步，当运行到距离火星表面100米左右的时候，我们要把它的速度减到相对为零，也就是悬停状态，利用探测器所携带的相关仪器设备，对下方的着陆区进行选择，尽量寻找一个相对安全的地方着陆下去。到了距离火星表面1、2米的时候，我们有一个着陆反冲装置，俗称叫着“陆腿”，靠它来降低我们着陆的时候产生的这种振动力。这四个过程只能是依靠我们探测器上的GNC系统自主执行的。

主持人：其实我们大家都知道，科学探索可能会遇到失败，但是刚才通过张总给我们讲解的这么周密的计划，还有他坚定的眼神，我们可以看出我们就是奔着成功而去的。也希望我们的火星探测工程能够像嫦娥工程那样，五战五捷，顺顺利利。

火星探测，这次究竟探什么？



郑永春：最后还有一个问题要请教张总，我们知道在中国的火星探测计划之前，全世界大概已经进行了40多次的火星探测计划。那么中国作为火星探测的后来者，怎么样在火星探测上做出有中国特色的成就来，这方面有什么考虑？

张荣桥：你问的是关于科学目标的问题。火星探测是一项科学探索性强的工程，所以我们到达火星并不是最终目的，到达之后，尽可能获得有效的科学探测数据才是我们的目标。我们首次火星探测工程，我们这次有两个器，一个是围绕火星环绕的环绕器，还有一个在火星表面巡视的火星车。我们环绕器携带了7台载荷，火星车携带了6台载荷，我想做这么几件事。

第一是照相，这是最基本的工作，去了总得看看是什么样。第二是测物质、测元素，火星表面有什么物质，这些物质的构成成分是什么？在我们的环绕器上装备了多光谱相机，在我们着陆器上装备了匀速的分析仪。第三是测环境，我们的环绕器和火星车，应该说这个仪器数量还是最多的，电的、磁的、高能的、中性的这些仪器都装配了。第四是看看它的内部，当然不可能到更深，只是浅层的地质结构的情况，这也是大家关注的。火星地底下分层结构怎么样，到底有没有水冰的存在等等。因此我们在环绕器和火星车上面都配置了测表层的探测雷达，希望这个方面有所收获。第五，最后一件事，就是看看气象是个什么样子。大家关注火星上有沙尘暴，火星上的温度变化到底怎么样，这次我们在火星车上配置了一个叫火星气象测量仪，我们能测风、能测温、能测气压，还能听听火星上的声音到底什么样。

干这么五件事，这些科学数据拿下来之后，能不能获得原创性的，或者有价值的科学成果，这个就要看我们这些科学家如何来识别、来应用这些数据。在科学上有新发现、甚至原创性的发现，是大家的共同期待，我们大家共同努力。

主持人：通过您刚才的讲解，我们看到我们国家火星探测计划有着自己的特点，我们也相信在我们国家火星探测的进程当中，我们会贡献中国人特有的智慧。接下来的提问时间就要交给赵老师了。

赵洋：刚才听了张总细致、耐心、周到的回答，我感觉到咱们中国首次火星探测任务是一个高度集成的，而且还是有一个重大创新的。这个重大创新就是把以前其他国家环绕火星，在火星软着陆之后释放一个巡游器，也就是咱们俗称的火星车，这三步咱们集成到一次航天任务中完成，我们可能会想到，这样集成的好处在于不用发射三个航天器，或者是三枚火箭，但是我们俗话讲不要把鸡蛋放到同一个篮子里。我想请教张总，咱们的总师团队在规划这次任务的时候是如何平衡这两者之间的关系的？

张荣桥：你提的这个问题是我们在论证过程当中，大家关注的一个重点问题。一次实现环绕、着陆和巡视，这在国际上还是第一次。那为什么这么干，这也是综合分析了各种因素，大家一致认为，对我们来讲有难度，但是大家努努力、踮踮脚、伸伸手还是有可能实现的。这么干，我认为第一可以取得更好的发展效率，无论是从技术角度，还是科学探测数据获取的角度，所以通过这么一次工程的实施，会使我们无论是技术还是科学的带动性更强。困难有，风险客观存在，但是我们还是有坚定的信心，通过我们的工作，尽可能的化解风险。

赵洋：谢谢您！

主持人：可以看到在我们的国家科研工作当中，挑战和机遇是并存的，但是我们相信，有我们一代又一代科技工作者的辛勤付出和不懈努力，一定会实现推动人类进步这样的共同梦想。

【下集看点】

既然首次火星探测工程已经进入攻坚阶段，那么我们自己的火星探测器起好名字了吗？在未来，电影《火星救援》中的场景能不能成为现实？

明天继续更新的《科技向未来》将为您一一解答！

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