走不走，移民火星_風聞

　　作者 | 南風窗主筆 榮智慧

　　今天（7月23日），中國火星探測器“天問一號”將在文昌航天發射場發射升空，這是我國火星探測任務的首次實施，也是中國航天的新起點。“天問一號”計劃完成“繞、落、巡”三階段探測任務，如果順利的話，預計在明年二月份抵達火星。

　　屈原在《天問》的一開頭便説：**遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？**這也是“天問一號”渴望知道的東西。

　　今年10月底，中國還將發射“嫦娥五號”探測器，採集月球樣品並帶回地球。

　　2020年，中國開啓太空時代已有五十週年。如果説“東方紅”象徵着太空事業零的突破，那麼“天問”則意味着不懈探索真理的決心。

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準  備

　　相對於月球探測，中國火星探測的步子不算特別大。畢竟火星距離更遠，探測的難度要比月球探測的難度高很多。

　　探月工程已經發射了一系列的“嫦娥”探測器，但火星探測計劃僅在2011年發射了一枚“螢火一號”探測器。“螢火一號”當時搭載於俄羅斯聯邦航天局天頂-2SB運載火箭，預定任務是進入火星軌道進行探測。然而，俄方發射失利，“螢火一號”最終於2012年1月15日再入地球大氣層，並墜毀在太平洋海域。

　　中國火星探測計劃分為“繞”“落”“巡”“回”四個階段：軌道器環繞火星進行探測——繞；着陸器軟着陸於火星表面進行固定位置的地面探測——落；巡視器在火星表面進行不固定位置的巡視探測——巡；以及火星表面土壤岩石的採樣返回器——回。

　　7月17日在中國文昌航天發射場拍攝的長征五號遙四運載火箭

　　本來打算讓“螢火一號”完成“繞”的任務，“螢火二號”完成“落”的任務。但是“螢火一號”發射失敗，任務的執行方式有所調整。中國決定使用國產的長征系列運載火箭來發射深空探測器，不再借助別人的運載器。

　　2014年時，那時還沒有名字的“天問一號”亮相第十屆中國珠海航展。雖然還沒有名字，但是它的任務已經擬定：2020年7月至8月間，在地火轉移軌道發射窗口擇機發射。任務由軌道器、着陸器、巡視器三個部分組成，並一舉完成繞、落、巡前三個步驟。在正式名稱確定前，它的暫用名是“火星一號”。

　　2020年4月24日，該任務最終命名為“天問一號”。**比起“螢火”諧音“熒惑”，取典於屈原的“天問”顯得深邃、遼闊得多。**當時巡視器（火星車）的初步名稱徵集活動也已經完成，包括“赤兔”在內的16個名稱入圍。

　　7月下旬，“天問一號”已運抵海南文昌發射場，長征五號遙四運載火箭也於7月16日垂直轉運至發射區，中國首次自主火星探測任務蓄勢待發。

　　7月17日，長征五號遙四運載火箭在中國文昌航天發射場完成技術區總裝測試工作後，垂直轉運至發射區

　　**這一段日子屬於發射窗口期，**7月20日阿聯酋“希望號”火星探測器搭乘三菱重工H-IIA火箭，已經從日本種子島航天中心發射升空。“天問一號”和美國“毅力號”火星探測器隨後也將出發。

　　“窗口期”的意思是，由於火星繞日公轉週期（687天）與地球不同，地球和火星間距存在橢圓形的週期性變化，最遠可達4億公里，近的話5000萬公里，而這個直線距離最短的機會每26個月出現一次——也叫“火星衝日”。

　　為了節省極其寶貴的燃料，前往火星的探測器通常採用“霍曼軌道”來進行從地球公轉軌道到火星公轉軌道的“轉移”。霍曼軌道指的是，探測器以大於第二宇宙速度的速度從地球發射，順着地球公轉方向脱離地球引力，進入太陽引力的影響範圍之內，此時探測器以太陽為近焦點做橢圓軌道運動。

　　也就是説，探測器是從橢圓軌道近焦點脱離地球的，如果給定探測器的速度，那麼探測器就能在橢圓軌道的遠日點，在火星公轉軌道的交點處與火星“相遇”——總之是很節能的了。

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​“火星任務”

　　美國的火星探測車“好奇號”，已經在火星上轉悠8年了。它在2013年時傳回數據，説沒有探測到大氣甲烷，科學家因此總結排出甲烷的微生物生存的概率很低，火星不太可能存在生命。2015年時，它探測到火星土壤內部有豐富的水分，顯示有充足的水資源給“地球移民”使用。

　　埃隆·馬斯克早已放出“殖民火星”的宏偉計劃，聲稱2050年之前會將100萬人送上火星。有人問沒錢買“船票”怎麼辦，他回答沒有錢去火星的人會得到貸款，“也許你可以用改造火星來償還SpaceX的貸款”。

　　美國東部時間5月30日15點22分，SpaceX獵鷹9號帶着載人龍飛船準時發射。

　　先行一步的阿聯酋的"希望號" alt=“500” />　　按照計劃，“天問一號”的五大核心科學目標是探查火星地貌和地質構造；分析火星土壤特徵，尋找水冰分佈；分析火星表面物質成分；調查火星大氣與氣候；探測火星電磁場、重力場等物理場。

　　“天問一號”總重量約5噸，由軌道環繞器、着陸器、巡視器組成，還裝載了13個有效載荷。在此次的任務中，有效載荷指的是任務所使用的設備，例如遙感相機、探地雷達、火星地表磁場探測器和氣候探測儀。 

　　巡視器重量為240千克，由太陽能板供電。巡視器會派探地雷達探索地面，進行土壤化學分析並尋找生物分子及生物信號。

　　國家國防科工局探月與航天工程中心發佈的中國第一個火星探測器和火星車外觀設計構型圖

　　當然在火星登陸的風險是最高的，火星探測器的登陸成功率大約只有50%。有人説，探測器進入火星軌道的難度好比從巴黎打一個高爾夫球，正好落到東京的某個球洞裏。特別是從下降到登陸的7分鐘，也被稱為“恐怖7分鐘”，有好幾個棘手的問題擺在前面。

　　**首先，通信延時過長，地球這邊不好“控制”。**從地球發送到火星的無線電信號有延時，單程需要20分鐘左右，一旦出了故障，可能地球還來不及反應，那邊就已經失落在茫茫太空。

　　**其次，路途遙遠，軌道要進行多次修正。**如果火星探測器在地火轉移軌道近地點有1米/秒的速度誤差或1千米的高度誤差，飛到火星附近時都將產生10萬千米的位置誤差。

　　**另外，火星環境複雜、氣候惡劣。**火星的大氣密度只有地球大氣密度的1%，輻射嚴重。火星上的沙塵暴也很大，有時是地球上12級颱風的6倍，視線極差。

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國際合作

　　“天問一號”少不了與國際夥伴的通力合作。除了俄羅斯外，中國也與奧地利空間研究所（IWF）等機構合作。奧地利空間研究所為探測器的磁力計作出了貢獻，協助校準了飛行儀。

　　同時，聯合國外層空間事務廳（UNOV）、國際宇航大會、歐洲空間局、亞太空間合作組織、巴西、法國、巴基斯坦和俄羅斯，均在“天問一號”發射前向中國發出祝賀視頻或賀電，並表達深化合作的願望。

　　印度外太空研究組織2014年9月30日發佈的印度火星探測器拍攝到的火星照片

　　火星對於地球上的國家來説，是一顆開放的星球。

　　目前，在火星軌道上工作的探測器有美國的“火星勘測”軌道器、“火星大氣與揮發物演變”、2顆“火星立方1號”，歐洲的“火星快車”和“微量氣體”軌道器，印度的“曼加里安”；在火星表面工作的有美國“好奇”號火星車和“洞察”號。

　　“洞察”號是第一個探測火星深層的航天器，通過監測火星地震和測量它的熱量輸出，來研究火星的內部結構，揭示巖質行星的形成，幫助人們分析其他岩石行星（包括地球）是如何誕生的。 

　　美國航天局2013年公佈的“好奇”號火星車自拍的照片

　　**如果順利，“天問一號”預計在2021年2月11日~24日進入火星軌道，4月23日在烏托邦平原着陸，開始探測任務。**這一次的火星任務好比“敲門磚”，中國希望在2030年前後實現火星採樣並返回地球的目標。

　　這是“天問”歷程下的堅實一步。

　　正如屈原所好奇的：宇宙的本源、陰陽的化生、星辰的往亙、萬物的生死……這些問題都需要持續的探索。

　　隨着嫦娥四號着陸器和月球車已在月球背面順利完成一系列科學探測工作；長征五號遙三運載火箭發射；高分、北斗在全球進行精準標繪、高精度定位工作，這些“天問”終將被解答。