来源 |中国科学报

作者 | 池涵

克日起，阿联酋“希望号”火星探测器、中国“天问一号”火星探测器和美国“毅力号”火星探测器将陆续奔赴火星。

多国火星探测器为什么会不谋而合地选在这个时间窗口麋集发射？各国的火星探测又各有什么特色？

阿拉伯世界的“希望”

火星的公转周期险些是地球的两倍，它们之间的间隔一直在变化。中国航天体系科学与工程研究院研究员陈杰告诉《中国科学报》，每隔约莫780天也就是26个月，会出现地球与火星最靠近的一刻。

而此前的两三个月，就是发射火星探测器的窗口期。这个时候从地球发射探测器去火星，形象地说就是‘走最近的路’去火星。

“希望号”也称为“酋长号”，是阿联酋也是阿拉伯—伊斯兰国度的第一个行星探测器，重1.5吨，携带高辨别率彩色数码相机、红外光谱仪和紫外光谱仪三台仪器。

“希望号”此行预计将花费7~9个月到达火星，届时将环绕火星飞行，开始为期2~4年的科学数据收罗。

陈杰认为，“希望号”使命比力专一，瞄准火星大气研究。现有数据只能提供火星一小段时间的温度和睦候信息。而如果“希望号”取得乐成的话，其探测数据将会初次为科学家提供火星每年、每季、天天的全球天气变化图景。

“这将进一步加深人类对火星气象的相识，为探求当今火星天气与太古火星大气之间的接洽、研究氧和氢从火星大气中散逸出去的机制、展现火星大气的演变、相识火星是否曾经存在生命以及生命是如何消散的等问题提供紧张支持。”陈杰说。

美国普林斯顿大学天体物理系和普林斯顿等离子体物理实验室研究员董川飞告诉《中国科学报》，“希望号”号称第一个真正意义上的火星气象卫星。

相识火星上逐日天气和季候变化 （好比火星上常见的沙尘暴）对未来人类登岸以致移居火星有重大意义。

阿联酋2014年7月宣布“希望号”研制计划，2020年7月发射，“希望号”2021年5月到达火星的时候正逢阿联酋开国50周年。阿联酋还表示将以“希望号”为出发点，在2117年前在火星建立人类定居点。

一场“逐火”盛宴

“希望号”虽然承载着阿拉伯世界的雄心，但其背后另有许多其他国度科学家们的辛勤耕作。

据董川飞先容，阿联酋的科学与工程团队对“希望号”的研制得到了美国多所高校和研究机构的极大支持。

其中，相机与紫外光谱仪主要由美国科罗拉多大学大气与空间物理实验室卖力研发制造，红外光谱仪主要由美国亚利桑那州立大学卖力研发制造。整个“希望号”主要由科罗拉多大学大气与空间物理实验室卖力组装制造。

陈杰先容，为了实现火星探测和载人航天空想，阿联酋接纳商业操作、国际互助的模式，约请了200多位美国科学家和工程师参与。俄罗斯和欧洲还帮助培训阿联酋航天员，2019年9月，阿联酋航天员曼苏里搭乘同盟飞船进入国际空间站。

此次“希望号”的发射，阿联酋还与日本互助，利用日本的H-2A火箭。

1998年，日本曾发射了一颗同样名为“希望号”的火星探测器，但由于一系列技能妨碍，该探测器没有进入环绕火星轨道。

“日本目前有一个金星轨道飞行器‘晓’正在研究金星大气， 以是应该已经不存在发射火星探测器的技能问题。”董川飞说，“日本目前的研究重点放在火星的两个卫星的样本返回上，这比火星的轨道飞行器难度大许多。”

另据相识，日本的“火星卫星探查计划”将于 2024 年发射， 计划从“火卫一”取样并于 2029 年返回地球。

而美国也希望借“火星2020”项目重返火星，送“毅力号”火星车登岸火星。

从美国火星探测的规划来看，“毅力号”是在前期的轨道器、着陆器和巡视器找到火星上有水的证据、探测火星内部等之后，开始探索火星的可移居性，探求生命迹象。

陈杰表示，“毅力号”使命有两方面的创新：一是“站点缓存”。“毅力号”可以网络火星岩石和土壤的岩芯样品，放在火星外貌的“缓存站点”。这将是初次从火星岩石和土壤中提取岩芯样品，未来航天员可能会把这些样品带回地球举行研究。二是“毅力号”携带了旋翼无人机登岸火星。

这是人类初次在另一个星球实验旋翼飞行。“毅力号”落地后，名为“机智号”的无人时机被放置在火星外貌，在吸收中继指令后自主腾飞，作为“侦探员”，发挥辅助作用。

对于中国而言，2011年，搭载在俄罗斯“福布斯—土壤”火星探测器内部发射升空的“萤火一号”环火探测器，是中国火星探测计划中的第一颗火星探测器。但由于“福布斯—土壤”变轨失败，“萤火一号”没有进入火星轨道。

“如果说‘萤火一号’只是一次实验，那么‘天问一号’则是我国深空探测的跨越，是航天强国建设的紧张标志。”陈杰先容，“天问一号”将搭载我国新一代大型运载火箭长征五号发射，从研制到发射都是全自主的。

去火星探究生命的起源

火星路远行艰，究竟是什么吸引着各国的科学家，使多国泯灭云云大的人力物力发射探测器？

蓝箭航天火箭研发中心总司理戴政认为，探求火星是否存在或者曾经存在生命的证据、解答生命起源和生命是否在宇宙中的问题，具有普遍性。同时，研究火星大气和地质等科学问题，对研究天体地质和演化有许多的鉴戒意义，对地球的情况变迁变化也有鉴戒意义。

陈杰则认为，火星探测是航天强国的紧张标志，我国初次自主的火星探测使命乐成实行可进一步缩短与美国、俄罗斯等在深空探测技能方面的差距，积累更多深空探测领域的经验，推动我国在行星探测、空间科学、空间技能等方面的发展，使我国跻身全球深空探测领先者的行列。

陈杰先容说，从探测器组成看，我国的“天问一号”火星探测器设计成环绕器和着巡组合体两部门，由于着巡组合体由着陆器和巡视器（火星车）两部门组成，现实上包括了三部门；美国火星探测器就是着陆器和巡视器两部门组成；阿联酋的“希望号”则只是环绕探测器。

从探测目标上看，我国的“天问一号”要实现“绕、落、巡”三个目标，即环绕火星探测、着陆火星并举行巡视探测；美国的探测器主要是“落、巡”两个目标；阿联酋则是“绕”一个目标，即实现火星环绕探测。

“将‘绕、落、巡’三种使命联合在一起，在世界上属于首创。工程难度确实很大，但颠末费力积极解决了大量工程难题后，我们有信心、有掌握完成这次探测使命。”陈杰说。

据相识，到下一个火星探测窗口即2022年，欧盟与俄罗斯互助的“地外火星”使命将发射，去征采已往或现在（可能的）火星生命的生物特性。美国会发射火星样本返回计划，日本将发射火星卫星样本返回计划。

更有意思的是，各都城已经开始久远计划并结构终极将人类送上火星的使命。美国太空探索技能公司（SpaceX）首席执行官马斯克表示，将从2022年开始向火星运送货品，为建立火星前哨站铺路。

“这些使命都值得期待。人类探测火星的步调一直在连续，还将继续连续下去。”陈杰说。