現在是兩個了:今天中國表示,它已安全地將航天器降落在火星上——這是中國歷史上的首次,也是首次嘗試——成為除美國之外唯一實現這一壯舉的國家。據中國國家航天局稱,其“祝融號”火星車,以中國神話中的火神命名,作為“天問一號”任務的一部分,於美國東部標準時間晚上 7:18 左右成功降落在烏托邦平原。很快,火星車應該會駛下著陸平臺的坡道,準備探索其異世界般的周圍環境。如果說之前對中國的航天能力還有任何疑問,那麼現在隨著中國將行星著陸這一令人垂涎的成就新增到其功績簿上,這些疑問已經煙消雲散。“火星很難,”美國國家航空航天局前首席歷史學家羅傑·勞紐斯說。“這真的是一件大事。”
“天問一號”於 2020 年 7 月發射,是夏季火星艦隊的一部分,該艦隊還包括美國宇航局的“毅力號”火星車和阿拉伯聯合大公國的“希望號”火星軌道飛行器的發射。所有三個任務都在二月份抵達火星。但是,雖然“毅力號”直接降落到火星表面,但“天問一號”卻進入了環繞火星的橢圓軌道,以便讓科學家們以鳥瞰的角度勘察他們在烏托邦平原的計劃著陸點,烏托邦平原是火星上一個巨大的撞擊盆地。“中國沒有自己詳細的火星地圖,”報道該國航天計劃的作家布萊恩·哈維說。至少,直到今天情況都是如此,當時“天問一號”的控制人員認為他們已經看得足夠清楚,可以自信地啟動航天器的驚險降落。
“祝融號”及其火箭動力著陸平臺被包裹在一個錐形保護殼內,與軌道飛行器分離,向火星下降,並開始了穿越這顆行星上層大氣層的熾熱墜落。在較低的大氣層中拋棄保護殼後,航天器展開降落傘以減緩下降速度,然後在推進器的作用下平穩降落在地面上。太空記者安德魯·瓊斯表示,這與中國在其嫦娥探月任務中使用的動力著陸“非常相似”,他一直在關注中國的航天計劃。這些任務中最新的任務於 2020 年將樣本帶回地球。
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其他國家也曾嘗試登陸火星但均告失敗,但中國的成功突顯了中國是如何迅速趕上甚至超越其許多競爭對手的。值得注意的是,蘇聯在 1970 年代多次嘗試著陸,最接近成功的一次是“火星 3 號”,它成功著陸,但在幾分鐘後停止工作。英國在 2003 年透過其“小獵犬 2 號”著陸器到達了火星表面。然而,該航天器的通訊天線未能展開,註定了任務的失敗。歐洲航天局 (ESA) 和俄羅斯也曾透過他們的“夏帕雷利”號著陸器接近成功——直到它在 2016 年墜毀在火星上。歐空局將於 2022 年再次嘗試,使用其“羅莎琳德·富蘭克林”號火星車。直到今天,只有美國成功地在火星上執行過任何航天器相當長一段時間,從 1976 年的“海盜”號著陸器開始,一直延續到該國目前正在探索火星表面的多個著陸器和火星車。現在中國加入了這個最精英和最排外的俱樂部。“這對中國來說是一個重要的日子,”歐空局科學與探索高階科學顧問馬克·麥考格林說。“我們比任何人都清楚安全降落到火星表面有多麼困難。”
中國現在將等待一段未公開的時間,可能只有一天或最多一週,然後將“祝融號”火星車從著陸器上駛下坡道,到達火星表面。瓊斯說,這輛六輪太陽能動力車的計劃壽命為 90 個火星日,最高時速估計為 200 米/小時,儘管它可能會以慢得多的速度進行探索。中國將透過其“天問一號”軌道飛行器向火星車上傳指令,歐空局的“火星快車”軌道飛行器將作為備用。然後,火星車將在火星表面自主執行任務,類似於美國宇航局對其自身火星機器人探測器艦隊使用的操作協議。
烏托邦平原也是美國宇航局 1976 年“海盜 2 號”的著陸地點。這是一片相當平淡的岩石散佈的沙地——對於航天器著陸來說還不錯,但對於解決尖端研究問題(例如火星是否蘊藏著過去或現在的生命)來說,顯然是不合格的。“[中國] 不是在尋找生物特徵,”法國天體物理學與行星學研究所的行星科學家艾格尼絲·庫辛說,她曾為“天問一號”的科學家提供諮詢。然而,“祝融號”仍然有望在紅色星球表面進行重要的科學研究。“當我們到達火星表面時,總會有驚喜,”庫辛說。“對於火星的整體地質意義,擁有一個新的地點進行比較非常好。”
火星車配備了一套六種儀器和攝像機,用於研究火星表面。其中包括一個探地雷達,可以尋找地表以下 100 米深處的水和冰(美國宇航局的“毅力號”也擁有類似的儀器)。“祝融號”還配備了一個磁力計,這是有史以來第一個被送到火星車上的磁力計。連同“天問一號”軌道飛行器上的類似儀器(將繼續從遠處研究這顆行星),火星車的磁力計可以揭示火星在數十億年前是如何失去磁場,從而失去大氣層和水的。“可以想象,這種儀器可能有助於解決這個問題,”澳大利亞昆士蘭科技大學的天體生物學家大衛·弗蘭納裡說,他很熟悉中國的航天活動。“這些儀器將共同告訴我們更多關於今天火星磁場如何運作的資訊。”
另一個值得注意的儀器是火星表面成分探測器 (MarSCoDe),這是一種類似於美國宇航局“好奇號”火星車上的 ChemCam 和“毅力號”上的 SuperCam 的裝置,它將使用雷射汽化火星表面的岩石樣本,從而揭示它們的成分。庫辛是 ChemCam 和 SuperCam 團隊的成員,她也是幫助中國開發其儀器的歐洲合作者之一。她於 2019 年前往上海,與“天問一號”的科學家交流資訊,主題包括資料處理技術和校準目標,以便包含在火星車上以測試火星上的儀器。“他們想要用於 MarSCoDe 的大型校準目標,”庫辛說。“所以我們給了他們一個”:一塊兩釐米寬的正方形輝長岩,這是一種火成岩,是火星車上的 12 個此類目標之一。
雖然火星車的科學目標可能有些適度,但它也有望成為一個更雄心勃勃的未來專案的技術演示。到 2028 年或 2030 年,中國希望向火星發射一個樣本返回任務,將原始的火星岩石帶回地球。這個時間與美國宇航局和歐空局計劃用他們自己的行星抓取和返回行動做同樣事情的時間相似,甚至可能更早。“是中國將第一個火星物質帶回地球,還是美國宇航局和歐空局?”與中國太空網站 Go Taikonauts! 有聯絡的記者傑奎琳·米爾赫說。“這可能是一個非常好的問題。”
登陸火星是中國計劃中的雄心勃勃的太空活動組合中的最新巔峰成就。但該國已經充分證明了自己的實力。它已經進行了多次登月行動,並已開始建造地球軌道上的空間站。該國可能會在短短幾年內將一對航天器送往太陽系邊緣,並在本十年末發射前往木星的任務。既然“天問一號”已經表明中國是一位熟練的行星際探險家,那麼未來可能會有更加大膽的專案出現。“這僅僅是更多專案的第一步,”米爾赫說。
