特别策划
降落火星一周年：星辰大海，我们的归宿
文/孟 槿
2021年5月15日，“天问一号”火星探测器于火星乌托邦平原成功着陆，火星上首次留下中国的印迹，我国成为世界上首个一次实现火星环绕、着陆和巡视的国家。值此一周年之际，我们有幸邀请到航天科普专家钱航，一起聊聊火星与星辰大海。
钱航在其撰写的《出发，去火星》一书中回忆童年时代，他在阳台上席地而坐，望着月亮听母亲讲起“嫦娥奔月”等神话故事，在那个少有课外书的时期，充满幻想色彩的故事令他倍感神奇与温暖，这也给他未来走上航天之路埋下了一颗种子。如今，经过包括钱航在内的几代航天人的努力，我们得以走进神话，“嫦娥五号”飞向月球、“天问一号”奔赴火星，而由此带来的奇景势必也会点燃更多人心中的飞翔之梦。
受访人：钱航
中国航天科技集团一院航天科普专家，中国科学院国家空间科学中心博士。多次参与载人航天发射任务，承担多项航天专业课题。钱学森青少年航天科学院专家，青少年科技教育专家。参与我国历次太空授课地面科普工作，探月探火等多次重要发射任务中央电视台直播嘉宾。出版科普图书《出发，去火星》等多本著作。
采访人:为什么选择火星作为我国行星探测的开端？
钱航：目前来看，太阳系八颗行星中火星既与地球邻近，很多特征也与地球较为相似。根据之前的研究，火星上发现了河床，表明以前可能有水甚至是大江大湖存在。我们都知道水是生命诞生的基本条件，那么这些水现在去哪儿了？探索这过程中发生了什么，对人类或地球的未来也会有所启发。
除此之外，从技术层面考虑，去火星更容易实现，不过这个“容易”是相对的。正如刚才所说，火星相较其他行星离地球更近，尽管如此，“天问一号”2020年7月23日发射，到2021年2月10日成功被火星捕捉进入环火轨道，也要经历七个月漫长的奔火之旅。人类从1960年开始火星探测，迄今六十余年，截至目前共四十六次探测项目，成功率总体上却只有五成。在此之前我们研究和探索了月球，它是地球卫星，而行星探索是紧接着必须要迈出的一步。种种原因令火星成了走出地月系统开展深空探测的首选目标。
采访人:要实现火星探索，具体的难点在哪里？
钱航：就“天问一号”而言，任务本身难度就是极大的，想要通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视，这是世界各个国家从未有过的尝试。
除了上文提到的距离遥远外，地球、火星、探测器之间一直是相对运动，地表测控通信难以全空间覆盖也是难点。在环火探测中，还会遇到两次日凌，此时火星、地球会运行到太阳的两侧，位置将与探测器呈现为一条直线，太阳巨大的身躯会挡在火星与地球中间，影响通信往来，通信中断最长可达到三十天，测控信号传输时延大，最短超过三分钟，最长则达二十几分钟。特别是执行近火捕获、两器分离等决定任务成败且只有一次机会的轨道控制时，探测器距离地球约三亿千米，信号时延十五分钟以上，由地面进行实时测控干预的条件已不存在，探测器必须自主执行预先注入的指令，并自行判断指令执行的效果，一旦发现问题，必须在极短时间内根据自测量信息进行自诊断，并完成故障的自恢复。为了应对这种不确定性，探测器也拥有在轨自主运行大于六十天的能力。
并非着陆后就万事大吉，现在的火星举目望去是一片荒凉，长期风化加上缺乏温室效应，导致其不同区域间气压差很大，星球表面经常出现沙尘暴，恶劣的环境亦会给探测工作带来更多挑战。
采访人: 2020年，中国、美国、阿联酋几乎同步发射火星探测器，很多人说这是新一轮的太空竞赛，对此您怎么看？
钱航：这是由于每二十六个月才有一次的“火星发射窗口”造成的现象。因为两颗星球距离遥远，从时间、难度、节省燃料等方面综合考虑，必须要找到最佳发射时机——地球与火星运行到特殊的位置，而探测器发射后刚好能以最短时间抵达。机会难得、稍纵即逝，所以大家都会选择在这个窗口期发射。
采访人:中国首辆火星车“祝融号”的造型设计有何独特之处？
钱航：相比起其他国家的火星车，“祝融号”在造型和功能上都可以说是做出了很大突破与创新。“祝融号”高1.85米，看上去和高个子成年人差不多，但实际重量大约240千克，竖立在前方桅杆顶端的方形设备可以看作是它的“眼睛”，这是其装配的全景相机。它的多光谱有好几个谱段，能识别前方的矿物质成分，清晰地看到前面的地形地貌，还能有效避开路上的障碍。
火星车顶视图
有人将“祝融号”称为“火星蝴蝶”，这或许是因为它形似翅膀的四个太阳能电池板。此部分其实是用来为“祝融号”提供运行能源的。太阳能电池板表面有一层微结构膜，微观结构与莲叶表面的结构类似，能够让火星漫天的沙尘与电池板表面之间相隔一层极薄的空气，从而减少沙尘带来的损耗，当它把电池板竖起来，看似附着的沙尘就能够从上面滑落下来。除了保证能源供给，车身上还装有两块圆形的相变保温材料，以应对火星无常的温度，白天保温材料液化吸收热量，夜晚则固化释放热量，无论外界如何变化，“祝融号”依然能保持体温的恒定。它的设计寿命是三个火星月，相当于能够运行九十二个地球日，一切的设计都是为了各个组件能够更稳定地工作。“祝融号”现在运行远超过九十个火星日，还在超期服役中。期待它能给我们带来更多关于火星的惊喜。
采访人:作为航天工作者，当您仰望星空时在想什么？
钱航：大家提到太空，几乎都会联想到它的无垠、神秘或者浪漫，因此许多有关于此的艺术作品诞生。对于我来说，这些感受当然会有，但还有“危险”二字。例如载人航天相关工程，一旦出现纰漏可能就是人命关天，想要前往太空，幻想之余还有着许多复杂的技术工作。
采访人:每当提及太空探索、观看发射任务，我们都会有一种心潮澎湃的感觉，从您的角度看为何如此？
钱航：我想是一种航天精神在鼓励着我们。中国航天起源于一穷二白的年代，追溯到中国第一颗人造卫星“东方红一号”，那时中国仅有几台电子计算机和数量并不充裕的手摇计算机，为了将卫星送入太空，工作人员要在计算室内一天三班倒，光是算出一条轨道，都要花费近一年时间。如此艰难的条件下我们依然成功了。即使到了今天，“天问一号”也面临着巨大的挑战，需要无数人的付出。但正是这种不畏艰难的探索精神，令我们取得了如今的成果。
宏观地看，太空探索向我们揭开了宇宙的一角，让我们有超越地球视角，了解另一颗星球，从而去思考人类命运的契机。但它也能够从更现实的层面影响我们的生活。太空探索的难度必然会带动更多先进技术发展，很多领域都是在航天的推动下实现突破的，像婴儿的尿不湿、我们脚下的气垫鞋，最初都是为了让航天员适应太空生活的产物。出发去太空，不仅能给我们带来精神层面的鼓励与视觉、思想上的扩展，还能够真正惠及每个人的生活。
“祝融号”火星车介绍
“祝融号”火星车是中国“天问一号”火星探测任务的火星巡视器部分,于2020年7月23日由长征五号遥四运载火箭发射升空。2021年5月15日，“祝融号”在火星乌托邦平原南部着陆，标志着中国成为第二个成功将巡视器着陆在火星表面的国家。截至2022年5月，“祝融号”已在火星表面累计行驶1921米，工作情况良好。
图为“赛凡科幻空间”推出、“鹰翔模型”制造的“祝融号火星车场景拼装模型”。
编后语：
钱航博士在采访中提到，童年时那些充满幻想的故事为他未来走上航天路埋下了种子，这正是《科幻世界》四十余年来一直在做的事情。我们抱着播撒梦想和希望的初心，为更多的孩子们带去天马行空的科幻故事，用文字浇灌梦想的种子，期待着这些种子蓬勃生长，直到像那满天繁星一样，遍布苍穹。因为仰望星空，所以心怀梦想。星辰大海是人类的归宿，祝愿人类生生不息，繁荣昌盛！
【责任编辑：阿吾】
制图：@赛凡科幻空间