再造火星表面：“天問一號”的戰前訓練場

5月15日7時18分，“天問一號”探測器穩穩着陸在火星烏托邦平原南部預選着陸區，使我國成為第二個成功着陸火星的國家。參與火星探測着陸科研的天津大學教授蔣明鏡得到“天問一號”成功着陸的消息時，一揮拳頭，開心地歡呼“穩了！”

火星探測可謂“步步驚心”，其中最兇險的是着陸過程。從火星大氣層外緣通過軟着陸的方式降落到火星表面，整個着陸過程技術十分複雜。目前，人類火星探測任務的成功率僅有五成左右，大部分失敗都折戟在這一階段。這個過程被稱為探火旅程中最為兇險、最為驚心動魄的“恐怖9分鐘”。蔣明鏡和他的團隊所做的研究就是為“天問一號”平穩度過“恐怖9分鐘”護航。他們為火星探測着陸作出的顯著貢獻，得到了項目主管單位的充分肯定，團隊被授予“火星着陸綜合試驗場建設突出貢獻單位”稱號。

蔣明鏡教授的“北洋能源與環境岩土團隊”承擔了我國火星探測計劃中的地面火星地表研製項目。“我們的主要任務可以形象地稱為‘再造火星表面’，我們團隊被很多網友形象地稱為‘造星’團隊。火星引力僅有地球的38%，空氣密度僅有地球的1%，且地形地貌特殊，北半球是被熔岩填平的低原，南半球則是充滿隕石坑的古老高地，南北半球之間以明顯的斜坡分隔，火山地形穿插其中，着陸難度不言而喻。模擬火星地表地貌形態等環境特徵，對於未來探測器在火星重力環境下成功着陸具有重要意義。”蔣明鏡介紹，火星探測器的安全着陸研究須以火星土壤（簡稱火壤）的物理力學特性為基礎，他們的研發內容主要包括：模擬地表成像區域基礎場地、工作區基礎場、火星地表特徵、模擬火壤着陸試驗牀、火星表面激光和微波特徵等。

“火星地表研究，是為了着落器自動降落選址；火壤承載特性研究，是為了落地後的穩定等。”蔣明鏡説。

經過長達兩年的艱苦鑽研，蔣明鏡教授帶領團隊在河北懷來“造星”成功：順利建造了着陸器着陸點的典型火星地表；模擬了接近火星表面真實形態的火星地表地貌等視覺環境並滿足試驗器對可見光、雷達和激光的反射要求；為火星驗證器攜帶的火星探測器設備提供類似火星的探測環境等一系列任務。並於2019年11月14日成功地進行了中國首次火星探測任務着陸器懸停避障試驗。

“着陸器懸停避障是我國火星工程研製進程的重要環節，試驗成功後，我們又做了模擬火星土壤承載特性、火星表面數字模擬等研究。這些研究也可以為‘祝融號’火星車開展火星探測提供支持。”蔣明鏡介紹説，“我們的征程是星辰大海，‘造星’團隊還在做小行星探測研究。”