從月球取樣到火星取樣 中國深空探索迎接更大挑戰(zhàn)

　　在嫦娥六號(hào)實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面取樣壯舉后，中國勇于挑戰(zhàn)深空探測更艱巨的任務(wù)：從更遙遠(yuǎn)的火星采回樣品，探尋紅色星球上是否存在生命這一重大科學(xué)問題。

9月5日，這是第二屆深空探測（天都）國際會(huì)議開幕式現(xiàn)場。新華社發(fā)（施亞磊 攝）

　　近日，在安徽省黃山市舉辦的第二屆深空探測（天都）國際會(huì)議中，主題報(bào)告《天問三號(hào)火星取樣返回任務(wù)》的現(xiàn)場座無虛席，天問三號(hào)任務(wù)總設(shè)計(jì)師劉繼忠同百余中外同行一起探討這項(xiàng)任務(wù)的最新進(jìn)展。

　　“這是極具技術(shù)挑戰(zhàn)性、探索性的空間探索任務(wù)，人類至今尚未實(shí)現(xiàn)過。”劉繼忠在會(huì)后接受新華社記者采訪時(shí)說。

　　20世紀(jì)60年代，人類開始火星探索。迄今為止全世界開展了40多次火星探測任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了對火星的飛掠、環(huán)繞、著陸和巡視探測。2021年，天問一號(hào)成功落火，這是中國首次實(shí)現(xiàn)地外行星著陸，成為全球第二個(gè)成功著陸火星的國家。

　　但火星取樣返回地球，依然是人類待突破的難題，中國天問三號(hào)任務(wù)正聚焦于此。

　　地月距離約38萬公里，而地球與火星的平均距離約4億公里。“火星比月球距離遠(yuǎn)得多，環(huán)境也更加復(fù)雜。”劉繼忠介紹，受限于目前火箭的運(yùn)載能力，原先通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)月球取樣，但在火星取樣任務(wù)則需要兩次發(fā)射。中國計(jì)劃2028年在海南文昌用40天左右的時(shí)間，使用兩枚長征五號(hào)運(yùn)載火箭，分兩次發(fā)射天問三號(hào)的軌道器、返回器組合體和著陸器、上升器組合體。

　　然而，從火星取樣返回的難點(diǎn)不僅是發(fā)射，整個(gè)任務(wù)過程非常復(fù)雜，包括13個(gè)階段，采取就位和遙感等探測方式。“在技術(shù)上要突破火星表面采樣、起飛上升、環(huán)繞火星交匯、行星保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，為未來火星持續(xù)探測和應(yīng)用打下前期的技術(shù)儲(chǔ)備。”劉繼忠說。

　　生命痕跡探尋被列為天問三號(hào)任務(wù)的第一科學(xué)目標(biāo)。劉繼忠說，太陽系內(nèi)火星環(huán)境和地球最相近，火星上是否存在或曾經(jīng)存在過生命是國際重大科學(xué)熱點(diǎn)問題。其他的科學(xué)主題還包括火星氣候及其演變、火星地質(zhì)及內(nèi)部過程。

這是天問三號(hào)任務(wù)過程示意圖。新華社發(fā)（深空探測實(shí)驗(yàn)室供圖）

　　天問三號(hào)一次任務(wù)所采集的樣品有限，因此對于在哪里采樣整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了大量研究，盡量尋找有可能富集生命痕跡信息的候選點(diǎn)。經(jīng)過充分論證，在克律塞平原和烏托邦平原初步選定了候選著陸點(diǎn)。劉繼忠表示，將開展基于生命痕跡全鏈條要素的火星樣品研究和數(shù)據(jù)研究，保證樣品拿得回、科學(xué)有發(fā)現(xiàn)。

　　對于火星取樣，天問三號(hào)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了多點(diǎn)表面取樣、定點(diǎn)深度鉆取取樣和飛行器采樣三種方式，盡可能達(dá)到采樣的多樣性。“比如火星表面取樣，我們將通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)更大的采樣范圍；而鉆取將采取不同深度不同位置的樣品；我們還專門研制了一個(gè)飛行器，可以在更遠(yuǎn)的范圍采集樣品。”劉繼忠說。

　　外空探索與發(fā)現(xiàn)是全人類共同的事業(yè)和科學(xué)研究，中國火星取樣返回任務(wù)在火星環(huán)境保護(hù)、國際合作等方面也作出了自己的承諾。劉繼忠說，天問三號(hào)任務(wù)將切實(shí)履行國際公約，開展前向和返向行星防護(hù)，確保不污染火星、不污染地球以及樣品的原始性。

　　在任務(wù)設(shè)計(jì)中，污染的預(yù)防監(jiān)測被視為非常重要的一環(huán)，避免著陸器發(fā)動(dòng)機(jī)的羽流、取樣以及裝樣設(shè)備等有可能造成的污染。科研人員還研究了在高溫、輻射等條件下，對樣品中潛在生物痕跡的影響。“我們還將建設(shè)火星樣品實(shí)驗(yàn)室，也叫行星保護(hù)實(shí)驗(yàn)室，對樣品更好地開展研究?！眲⒗^忠說。

　　此外，天問三號(hào)任務(wù)將開展國際合作，搭載中外科學(xué)家共同研制的科學(xué)載荷，中國還將與全世界科學(xué)家聯(lián)合開展火星樣品和數(shù)據(jù)合作共享研究。在一個(gè)更為長遠(yuǎn)的設(shè)想中，中國將聯(lián)合各國或科研機(jī)構(gòu)開展火星科研站的使命與任務(wù)定義、需求分析、概念研究、實(shí)施方案設(shè)計(jì)，以及關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等，共建火星家園。

　　從“嫦娥探月”到“天問探火”，中國在深空領(lǐng)域的探索是一場接力賽。

　　“中國深空探測從月球到火星一步一個(gè)臺(tái)階，前期已經(jīng)打下了非常好的基礎(chǔ)。未來人類登上火星將是必然趨勢。”劉繼忠說。

　　中國深空探測重大專項(xiàng)總設(shè)計(jì)師吳艷華也表示，中國倡議建設(shè)的國際月球科研站以及即將開展的載人登月等一系列任務(wù)和規(guī)劃也為更遠(yuǎn)未來的載人登陸火星奠定基礎(chǔ)。