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陈蓝:致敬“祝融号”,中国火星探索或将实现超越式发展
最后更新: 2023-03-17 09:02:14【文/观察者网专栏作者 陈蓝】
最近一段日子,远在1.7亿公里外的“祝融号”火星车成为了无数国人的牵挂。
期待中12月应该从休眠中苏醒的“祝融号”继续沉默了两个多月。考虑到火星的恶劣环境和探测器苛刻的工作条件,“祝融号”的生存概率正在不断降低。
奇迹或将不会发生,如果出现,那将是奇迹中的奇迹。
其实,奇迹已经发生,那就是“祝融号”本身。
从2021年5月22日走下着陆平台,到2022年5月18日因沙尘暴进入休眠,“祝融号”在火星上工作了几乎一整年(342个火星日),行走距离1921米。相比之下,美国第一台火星车“旅居者号”只工作了83天,行走108米;苏联第一台火星车(火星2号携带)则坠毁在火星上;欧洲的第一台火星车“富兰克林号”研制十多年,眼看就要发射,却因俄乌战争爆发被迫终止和俄罗斯的合作,发射再度大幅延迟。
中国第一次独立的火星任务就携带了轨道器、着陆器和巡视车并全部获得成功,这是历史上前所未有的。甚至在“祝融号”在火星表面压出第一道轮辙的那一天,我们就可以盖棺定论地说,中国首次火星探测已经取得了近乎完美的巨大成功。
我们一举超越俄欧印日,几乎赶上美国。这样的超越式发展,当然可以称之为——奇迹。
已载入史册的“祝融号”和着陆器合影(图源:CNSA)
所以,我们不必纠结于“祝融号”是否还会醒来。它已经写下了一个完美的句号。
诚然,“祝融号”的科学产出还无法和美国最新的“毅力号”火星车相比,但考虑到“天问一号”任务更重要的目的是工程能力的验证,是为未来更大规模的火星探索积累技术,它的意义就无法只用科学发现来衡量了。
毫无疑问,火星将成为21世纪人类开拓新边疆的重要目的地,是大国竞争的必争之地,影响巨大而深远,想象空间无限。“天问一号”和“祝融号”是中国在这个宏大棋局中走出的第一步,开局堪称漂亮。
笔者曾在一年半前“祝融号”突破三个月工作寿命时写过一篇文章,预测人类未来几十年的火星探索将由中美两国主导。中美火星竞赛将成为中美全方位竞争的一个组成部分;中国巨大的经济规模、强大的国力和高效的执行能力、专业化的科学决策机制、广泛的技术和人才积累,以及执行长期战略的决心和意志,都将成为我们的优势。
一年半来,双方在火星上取得了什么进展?未来的计划是否有所变化?中美火星竞争会有一个怎样的结局?本文将就此做一个回顾,并对未来发展做一些分析和展望。
历史上成功软着陆火星的探测器在火星上的位置(图源:NASA)
先说美国这边。
“毅力号”火星车今年2月18日度过了它着陆火星的两周年纪念日。凭借核同位素电池,它可以连续工作而不需要休眠,两年来行程已接近15公里。它已经完成10处20个岩芯样本和一份大气样本的采集,待未来采样返回任务带回地球(其中10份保存在火星车,另10份相同地点采集的样本作为备份扔在火星表面)。“机智号”直升机完成了46次飞行,累计时长79分钟,飞行总距离突破10公里,最大飞行高度14米。
“好奇号”火星车还在继续工作,迄今已超过10年半(3750多火星日),行驶将近30公里,但均未打破“机遇号”的记录(14.5年,45公里)。2022年12月21日,NASA宣布最后一台在火星表面工作的固定着陆器“洞察号”结束任务。
在轨道上,美国依然占据着巨大优势。七个仍在工作的轨道器中,有三个属于NASA:“奥德赛”、“MRO”(火星勘测轨道器)、“MAVEN”(火星大气与挥发物演化任务)。但它们的工作年限已分别超过21年、17年和10年。其他四个轨道器分别是中国的“天问一号”、欧洲的“火星快车”和“微量气体轨道器”、阿联酋的“希望号”。
美国的这些火星探测器虽然在不断丰富人类的火星知识(比如发现越来越多水曾经存在的证据),但近来均没有突破性的重大科学发现。它们更多的意义也是在为未来火星探索积累工程经验。
未来十年,NASA最重要、也可能是唯一的火星任务,就是计划于2028年发射的火星样本回收着陆器。它将于2030年着陆在“毅力号”附近,等候“毅力号”接近。它会用机械臂抓取“毅力号”上已经采集的样本试管,转移到着陆器携带的“火星上升飞行器”(一个小火箭)上。后者从火星起飞后,将在火星轨道上和欧洲航天局的“地球返回轨道器”对接并转移样本。欧洲轨道器则计划于2033年携带样本返回地球,实现软着陆。
NASA火星采样回收任务主要构成(图源:NASA)
听起来是不是有点复杂?
其实为减轻发射重量(样本回收着陆器最新发射重量只有3.4吨,而“天问一号”是5吨),原方案专用的样本转移火星车已经被取消。但现有方案需要“毅力号”再坚持工作7年。为此,NASA也准备了备份方案——
在无法进行直接转移或转移失败的情况下,着陆器携带的两架“火星回收直升机”将捡取扔在火星表面的备份样本,送到着陆器,前提是距离不能太远;此外,着陆位置如果偏差太大,“毅力号”可能就要多花数年才能到达,甚至永远无法到达。
这是一次赌博。涉及环节越多越复杂,风险越大。只要一个环节出问题,任务就将终结。
令人感叹的是,美国火星采样返回任务经过数十年的酝酿和规划,还拉了欧洲合作,规模缩减,风险却增加。以往美国重要火星任务采用的双探测器配置(例如“海盗一号”和“二号”、“勇气号”和“机遇号”)已成为历史。
还有NASA的载人火星计划。按去年5月NASA公布的目标,计划最早于2030年代后期将4名宇航员送往火星,其中两名将登陆火面生活30天,整个飞行则需要500多天。但理想很丰满,现实很骨感。多年来NASA的载人登火概念方案出了一版又一版,却始终看不到落地。所以这次也是看看就好。如果按SLS(Space Launch System,太空发射系统)那样的搞法,尤其还要依赖SLS发射的话,多半不靠谱。
至于马斯克的火星计划,这一年半,他的星舰轨道首飞不断跳票,现在的说法是这个月。马斯克关于火星计划的最新推文发于2月11日,他表示人类极有可能在10年内登陆火星,最快可能只需5年。好吧,“极有可能”……可能,确实比过去低调多了。
总结一下,美国火星计划依然雄心勃勃,但NASA已今非昔比,宏大计划执行起来可能已力不从心。经济政治因素的影响也不容忽视。中美对抗和俄乌战争已经改变了世界格局,美国的未来同样是一个很大的未知数。不过,美国的实力依然强大,技术积累雄厚,绝对不容低估。而马斯克,更可能成为半路杀出的程咬金,取代NASA成为美国火星计划的主力。即便是NASA,它的火星采样返回任务赌赢的概率也很大。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 李泠 
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