「探火」一年間 天問一號有何收獲？

2022年05月26日

2021年5月15日，中國首次火星探測任務天問一號探測器在火星成功著陸，首次在火星留下中國印記。一年多的時間裏，從發射、環繞到著陸、巡視，天問一號的一舉一動備受世界關注。

截至目前，祝融號火星車已在火星北部低地的烏托邦平原區域行駛1年多的時間，累計行駛近2000米，獲得大量寶貴的科學探測數據。「探火」一年，天問一號有何收獲？在不遠的將來，中國深空探測將走到多遠？

祝融號火星車：

連續「服役」

中國國家航天局日前發布的信息顯示，天問一號著陸火星一年來，祝融號火星車已在火星表面工作356個火星日，行駛總裏程1921米。環繞器自發射以來已飛行661天，進入環火軌道後，持續開展遙感探測。目前，兩器狀態良好，累計獲取並傳回原始科學數據約940GB。

在中國航天發展史上，天問一號任務實現了6個「首次」：首次實現地火轉移軌道探測器發射；首次實現行星際飛行；首次實現地外行星軟著陸；首次實現地外行星表面巡視探測；首次實現4億公裏距離的測控通信；首次獲取第一手火星科學數據。

踏上火星大地後，祝融號火星車經曆了多重考驗。在完成了90個火星日的巡視探測任務後，祝融號火星車度過了日淩階段——太陽運行至地球和火星中間，受太陽電磁輻射幹擾，器地通信不穩定。按照既定預案，火星車在日淩期間暫停科學工作。日淩結束後，「超期服役」的祝融號火星車繼續開展拓展性巡視探測任務，獲取巡視區域地形地貌影像、行駛路徑磁場信息和地下剖面結構信息，岩石、沙丘等典型地物的成分信息以及溫度、氣壓、風向、風速氣象信息等第一手科學數據，探尋火星起源與演化之謎的線索。

進入2022年，天問一號接連傳回「問候」和喜訊，留下了許多難忘的時刻——農曆虎年春節前夕，天問一號從火星軌道傳回一組「自拍」視頻拜年；北京冬奧會開幕當天，天問一號探測器與五星紅旗和冬奧會、冬殘奧會會徽同框……一系列「美拍」和科學影像的發布，讓公眾對神秘的火星有了更多了解和認知。

據專家介紹，目前祝融號火星車的巡視區已進入冬季，白天最高氣溫降至零下20攝氏度以下，夜間最低氣溫更是降至零下100攝氏度，到7月中旬火星冬至前後，氣溫還會進一步下降。與此同時，天問一號任務團隊通過環繞器獲取的中分辨率圖像判斷分析，祝融號所處區域正在經曆強烈的沙塵天氣。

為應對沙塵天氣導致的太陽翼發電能力降低及冬季極低的環境溫度，按照設計方案和飛控策略，祝融號火星車已於5月18日轉入休眠模式。預計今年12月前後，巡視區將進入初春季節，環境條件好轉後，祝融號將恢複正常工作。在此期間，環繞器將繼續開展遙感探測，並為火星車提供中繼通信支持。

探測成果：

發現近期水活動跡象

天問一號著陸火星和祝融號行駛火星一年多來，中國國家航天局已發布了十批天問一號科學探測數據。科學家通過對探測數據的研究，陸續發布了新的科學發現和科研成果。

近日，中國科學院公布了一項研究成果——中科院國家空間科學中心劉洋團隊在地質年代較為年輕的火星著陸區，發現了一種岩化的板狀硬殼層，其富含含水硫酸鹽等礦物，形成過程可能與地下水波動有關。

火星是如何從一個「海洋星球」演變為「沙漠行星」的？火星的水環境演化過程是火星研究的重要內容之一。據劉洋介紹，祝融號火星車著陸區位於年輕的亞馬遜紀地層上——30億年前至今的亞馬遜紀是火星地質年代幾個主要階段的末期。已有的研究認為，火星在亞馬遜紀時期氣候寒冷幹燥，液態水活動的範圍和程度極其有限。

利用祝融號火星車的探測數據，研究團隊發現了岩化的板狀硬殼層，其中富含含水硫酸鹽等礦物。據推斷，這些硬殼層可能是由地下水湧溢或者毛細作用蒸發結晶出的鹽類礦物，膠結了火星土壤後經岩化作用形成。

劉洋說，這一發現意味著火星在亞馬遜紀時期的水活動可能比以前認為的更加活躍，祝融號著陸區以及火星北部平原的廣泛區域可能含有大量以含水礦物形式存在的可利用水，可供未來載人火星探測的原位資源利用。這一發現，對理解火星的氣候環境演化曆史具有重要意義。

行星探測：

未來進行小行星探測及采樣

根據《2021中國的航天》白皮書顯示，未來5年，中國將繼續實施行星探測工程，發射小行星探測器、完成近地小行星采樣，完成火星采樣返回等關鍵技術攻關。

根據規劃，中國還將陸續實施天問二號、天問三號、天問四號等任務。中國航天科技集團五院介紹，目前天問二號探測器已轉入初樣研制階段，任務正在加快推進。

中國工程院院士、中國探月工程總設計師吳偉仁說，中國的深空探測會長期持續，「能走多快走多快，能走多遠走多遠」。後續的主要任務是對深遠空間的小行星進行探測，希望能對小行星進行采樣，成為擁有小行星樣品的國家。

中國首次火星探測任務總設計師張榮橋說，小行星探測任務除了科學研究的意義之外，也將通過技術的遞進式發展，為後續火星取樣返回驗證相關技術。

火星取樣返回可謂火星探測「皇冠上的明珠」，目前還沒有國家做得到。張榮橋說，與月球采樣返回相比，火星取樣返回存在諸多難點——火星的「個頭」比月球大得多，從火星上起飛返回需要更大的逃逸速度，這就要求火箭有更強的動力；火星表面存在大氣，從火星表面起飛需要一整套適應火星大氣環境的飛行產品及其控制系統；再加上往返火星路途遙遠，火星環境惡劣，都增加了取樣返回的難度。

吳偉仁說，未來中國還准備進行太陽系其他行星的穿越探測，如對金星和威脅地球的近地小行星進行探測，實現對其預警、防禦、處置等。

中國行星探測工程是開放的，中國始終致力於在深空探測領域推進國際合作。在天問一號任務實施過程中，中國與有關國家和國際組織在測控支持、載荷研制、科學研究等方面開展了卓有成效的合作。

其中，中國與歐空局開展了工程技術合作，祝融號火星車與歐空局「火星快車」軌道器在軌中繼通信試驗取得成功；與奧地利、法國開展了科學載荷合作；設在阿根廷的深空站是中國首個海外深空測控站，為天問一號提供了測控支持；中國還與美國建立了火星探測器軌道數據交換機制，啟動了小行星探測任務國際載荷搭載合作等。

作者：劉嶢