7月23日，我國首個火星探測器由長征五號遙四運(yùn)載火箭從海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”正式實(shí)施。
“天問一號”是我國邁向比月球更遠(yuǎn)的深空探測的第一步，舉國關(guān)注。那么，“天問一號”究竟問什么？
未知人類探索永恒話題
除了實(shí)現(xiàn)火星制動捕獲、探測器進(jìn)入/下降/著陸/巡視、遠(yuǎn)距離測控通信等工程目標(biāo)外，“天問一號”還肩負(fù)著很多科學(xué)任務(wù)。
中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心王赤院士等人在7月13日《自然·天文學(xué)》期刊上發(fā)表的文章《中國首次火星探測任務(wù)》詳細(xì)介紹了這5大科學(xué)目標(biāo)，分別是研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征、表面土壤特征與水冰分布、表面物質(zhì)組成、大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征、物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
“好奇心是驅(qū)使人類探索的不竭動力。‘天問一號’想要探究的這些科學(xué)目標(biāo)基本涵蓋了學(xué)界長期以來對火星感興趣的方面。”中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）行星科學(xué)研究所教授肖龍在接受科技日報記者采訪時表示，雖然國際上曾多次探測火星，傳回了許多寶貴數(shù)據(jù)，但是火星還有很多未知之處、未解之謎，需要我們一步步探索。
“人類最關(guān)心的問題就是火星上的水和生命。”中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員邸凱昌告訴科技日報記者，火星的水環(huán)境演化是多年來科學(xué)探測的核心目標(biāo)之一。
邸凱昌指出，以往火星形貌、礦物等相關(guān)研究顯示，火星歷史上是存在大量液態(tài)水的，甚至可能曾存在廣闊的海洋，但現(xiàn)在火星為何變成了干枯的“沙漠星球”，以前的水如何形成，后來又如何消失？火星作為太陽系中與地球最相似的行星，它的今天是否將預(yù)示著地球的明天？這些重大的科學(xué)問題都有待解答。
“為了進(jìn)一步探索火星是否存在或滿足生命的生存代謝條件和需求，以往幾乎每個探測火星的發(fā)射窗口，國際上都有發(fā)射任務(wù)，來探索這些未知。”中國科學(xué)院國家天文臺研究員平勁松舉例說，火星可能存在生命的環(huán)境狀態(tài)，除了有機(jī)低分子外，是否存在局部豐富的有機(jī)大分子，在哪里可以碰巧發(fā)現(xiàn)火星低端生命的化石甚至真實(shí)的存在？
他還指出，火星的內(nèi)部構(gòu)造是否可以確保存在熱源，以及內(nèi)部熱源是否足夠穩(wěn)定并滿足火星表面能量平衡的需求，沒有磁層的火星大氣是否足夠抵擋太陽風(fēng)和高能宇宙線對環(huán)境的破壞？這些謎題都需要一步步探索。
值得強(qiáng)調(diào)的是，“有些方面，如火星形貌等研究，雖然以往也積累了較多數(shù)據(jù)，但再次探測仍有重要意義。原因在于火星本身是個活躍的星球，以前‘看’到的景象現(xiàn)在可能已經(jīng)發(fā)生變化，如隕石坑斜坡上的季節(jié)性復(fù)現(xiàn)條紋、新的風(fēng)蝕和流水地貌等。”肖龍表示，這次我國的火星探測并非以往探測的單純重復(fù)行為，可能挖掘出更多有關(guān)火星動態(tài)變化的信息。
突破瞄向“探火”未竟之地
“成功實(shí)現(xiàn)繞、落、巡‘三合一’工程目標(biāo)，并獲取大量的科學(xué)探測數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。充分分析這些數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的信息，進(jìn)行多學(xué)科的深入研究，才能真正實(shí)現(xiàn)最初設(shè)立的五大科學(xué)目標(biāo)。”邸凱昌指出，數(shù)據(jù)分析和研究有多種方法，不同學(xué)科領(lǐng)域各有特色。以火星形貌研究為例，往往通過遙感數(shù)據(jù)解譯分析、數(shù)值模擬或物理模擬實(shí)驗(yàn)、火星與地球類似形貌對比研究等多手段、多角度“還原”火星形貌特征和形成過程。
“數(shù)據(jù)分析和研究過程中還需要多學(xué)科、多團(tuán)隊(duì)的密切合作，如此才能較為系統(tǒng)地認(rèn)識火星的真實(shí)面貌。”邸凱昌說。
這次探測任務(wù)有可能在哪些方面取得突破？相信很多人都會有此疑問。
在平勁松看來，我國完全自主開展的繞、落、巡火星探測任務(wù)，是一個偉大的壯舉。然而歷史上火星探測的成功概率大約在一半左右，如何順利抵達(dá)火星以及順利降落到火星表面，為后續(xù)火星和其他行星探測工程計劃積累豐富經(jīng)驗(yàn)，將是最大的收獲。
平勁松表示，以往十多年的月球探測和空間科學(xué)探測過程中，我國工程師和科學(xué)家在行星與地球遙感、空間物理、月球與行星地質(zhì)、行星大氣和行星物理等領(lǐng)域，積累了豐富的探測技術(shù)手段，培養(yǎng)了高層次的科學(xué)研究隊(duì)伍，這次火星探測預(yù)期有機(jī)會在上述方面取得令世人矚目的進(jìn)展。
邸凱昌告訴記者，據(jù)現(xiàn)有公開資料顯示，我國探測器的著陸區(qū)設(shè)計在相對平坦、地貌類型比較豐富、科學(xué)研究價值很大的地區(qū)，該區(qū)域是一塊其他國家尚未到過的“處女地”，我國火星車在著陸區(qū)獲得高分辨率、高精度數(shù)據(jù)，將會支撐形貌與地質(zhì)構(gòu)造、礦物、次表層結(jié)構(gòu)與水冰分布、表面氣象特征等多方面科學(xué)研究取得突破。
肖龍認(rèn)為，“天問一號”的成功實(shí)施，還將極大地激發(fā)更多年輕人投入深空探測和行星科學(xué)研究的熱情，加速我國在相關(guān)領(lǐng)域科研團(tuán)隊(duì)的壯大，為后續(xù)天問系列探測計劃的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。
天問一號到火星要多久？
預(yù)計將飛行約7個月抵達(dá)火星。
來源：科技日報 于紫月
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