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毅力号去火星做什么?火星适不适合人类移民?顶级火星专家这样说

来源:腾讯网-科技 发表时间:2021-02-21 20:37:27

NASA毅力号火星车成功着陆火星

腾讯科技讯 北京时间2月19日凌晨,“毅力号"火星车已完成最惊险的一步,在安全度过“恐怖7分钟”后,成功登陆这颗“红色星球”的杰泽罗陨石坑。虽然这是美国航天器第9次造访火星,但毅力号此次背负的使命及使用的“黑科技”都和以往有所不同。

作为登陆火星的“老司机”,NASA早在2015年就已尝试在火星寻找人类未来的落脚点。遵循早期人类聚集地和文明诞生地均在水源附近的原理,NASA研究学者认为跟着水才能在这颗红色星球找到生命的迹象,因此毅力号此次落脚点选在了杰泽罗陨石坑――曾经充满水的高原湖泊。

毅力号此行能否在火星上找到生命痕迹?为了成功度过“恐怖7分钟”,究竟使用了哪些高科技?放置在毅力号腹部的无人机有什么作用?为什么火星是“最熟悉的陌生人”?人类何时能实现移民火星的梦想?

2月19日,腾讯新闻「空天计划」推出的《星空对话》第六期,邀请到了北京市科普宣传大使、科学节目制作人段玉龙对话中国科学院国家天文台研究员郑永春,为大家科普和畅谈毅力号登陆火星的任务以及它背后的奥秘。

对于“恐怖7分钟“的由来,郑永春解释是因为地球和火星之间遥远的距离,导致信号传输至地球存在时间延迟,科研人员无法指挥探测器进入火星大气层,因此时间延迟可能导致结果的不可预测,但毅力号的成功登陆,使人类在探索火星的道路上迈出坚实一步。

郑永春说:“毅力号将利用火星的二氧化碳来生产氧气,此行任务之一是探索这种技术的可行性。希望未来人类去火星不用背着氧气包,只用背着氧气生产装置的小机器即可。“

以下为嘉宾对话实录:

段玉龙:各位腾讯新闻的网友大家好,欢迎各位收看我们的节目。今天我们在节目中和大家一起聊聊有关毅力号火星车的相关话题。2月19日凌晨,美国毅力号火星探测器已经成功着陆火星了,那么今天我们和大家一起说说登陆的主角「毅力号火星探测车」。我是科学节目主持人段玉龙,此刻在直播间还有一位天文专家和我们共同来探讨这个话题,他是中国科学院国家天文台研究员郑永春。你好,永春。

郑永春:腾讯的网友们,大家好!

段玉龙:据我了解,这辆探测器从2020年7月份就已经发射了,而且去年7月发射的探测器实际上有三个:希望号、天问一号、毅力号,现在毅力号已经落在火星的表面,毅力号落在火星表面之前,看很多媒体报道说有一个叫“恐怖7分钟”的阶段,为什么这么多人关注这7分钟?这7分钟当中的技术含量和高科技的看点在哪里?

郑永春:其实火星探测已经不是新鲜事物了,到今天按照不同的统计,大概已经有47次了,快50次探索火星了。这么多次的火星探测里面,其实难度最大的就是登陆火星,环绕、飞跃以及其他的一些探测方式,相对来说要容易一些,因为不用进入火星的大气层。最难的一点是要进入火星的大气层,这种进入的过程历时7分钟,它从大气层外面进去火星,再落到火星表面是7分钟的时间。就跟我们天上的一颗流行穿过大气层一样,从它进入地球大气层被我们看到,到它落到地面成为一块陨石就是7分钟。因为地球和火星的距离很远,信号传输要十几分钟的时间,这个时间长度也是不一样的,根据火星到地球的远近,短的几分钟,长的十几分钟到二十几分钟。

要进入火星大气层的这7分钟里面,我们在地球上没有办法实时指挥它。如果它有什么状况,比如说它的着陆点可能不适合着陆、或者要在着陆中需要调整姿势,都要靠它自己调节,因为我们从地球上指挥它已经来不及了,这就是时间延迟导致了7分钟的结果不可预料。美国宇航局预测此次毅力号登陆火星成功概率是40%,就是因为登陆过程是没有办法在地面实时指挥的,只能靠之前对火星的了解,和靠航天器自身的判断减速时机来进行减速。

段玉龙:地球离火星太远了,我们若用在线直接遥控的方式会发现命令传到火星后,也许火星车的动作早都做完了,所以还需把整个火星车落在火星的过程交给火星车自己去进行自主的完成。

我们知道火星车落在火星的表面和一个航天器落在地球的表面是有很大的区别,因为火星的大气层和地球的大气层密度是不一样的,这意味着同样是一个降落伞,这个降落伞在地球上打开可以根据过往的经验、数学的方式来进行测算它需要多大的伞,以及什么时候可以落在地面。如果这个伞在火星表面打开和在地球上打开完全不同,因为火星的大气密度仅仅只有地球的1%,整个降落的过程对于毅力号而言也充满风险。刚才永春说到美国NASA预计毅力号的成功率是40%,但是今天看来是100%的成功。火星上哪些地貌地质特点和地球上有所不同?

郑永春:火星的地貌和地球的地貌有什么相似,有什么不同?实际上,我们说火星既不是地球的过去,又不是地球的未来,它就是一个火星。火星和地球有相似的地方,也有不同的地方,我们称它为“熟悉的陌生人”。你在火星上看到的地貌、地形以及一些地质现象,其实在地球上都可以找到一些类似的例子,这是它的相似性。火星上有火山、峡谷、河流的遗迹、海岸线的遗迹,这些东西在地球上都有,都可以找到。甚至加上一些微型的地貌特征,地球上也都有,这是火星跟地球的相似之处。

同时火星和地球又有很多不像,不像在哪里?地球上是有很多生命的,有生物、动物、植物、微生物,但是火星上没有发现任何形式的动物、植物、微生物,到现在为止都没有发现。火星跟地球是很不一样的,它没有生命的作用。

第二,地球上每天都有江河湖海、风霜雨雪、大气的降水,水力的作用对地球的地貌形成有显著的作用。火星上直到现在也没有大规模的液态水,局部地方可能会有液态水,但是没有明确的证据,所以水力作用主要是过去的痕迹。对于现在火星地貌的形成,最主要的作用其实就是风力,也就是沙尘暴。玉龙你是西北地区过来的,很清楚风的力量,风能够塑造火星的地形,也能塑造西北地区的地形。

郑永春:火星上主要是风力的作用,我们在中国的青海、甘肃以及新疆,都可以找到一些类似火星的地貌,我们也把它叫做“火星模拟基地“,用它可以认识火星上发生的一些地质过程和地貌形成过程,我们把火星叫做“熟悉的陌生人”。

段玉龙:我们在地球上可以见到和火星上一样的地貌,你刚才讲在西北有由风力所侵蚀出来的地貌,我想到了雅丹地貌,甚至我还想到很多火星题材的电影选择在智利的阿卡塔马沙漠拍摄。在地球上也许能够见到火星的影子,但毕竟地球不是火星。据我了解,这次毅力号探测器登陆火星,实际上带了很多有创举性的任务,任务之一要在火星上去做和生产氧气有关的事情,还要在火星上找到生命曾经存在的痕迹。这次毅力号在火星上要做的大事情、大新闻、大动作有哪些?

郑永春:客观看待,毅力号此行的任务不一定说多大多重要。科学探索没有大小之分,我们只是觉得有意思,感兴趣,以前未知,我们就希望了解它,这就是科学探索的目的。

刚刚说地球上有很多类似火星的地貌,比如智利的阿卡塔马沙漠。《火星救援》这个电影是在约旦的玫瑰沙漠拍摄的。同时,在美国的犹他州也有一些模拟基地,甚至航天员可以在那实验训练等等。在南极一些干涸的山谷里温度非常低,跟火星上的温度类似,因为空气太冷了,空气里面湿度也非常低,那些地方没有冰雪覆盖,有一些干的山谷,那个地方也被用作火星的模拟基地。

在中国的青海海西洲德令哈附近也有火星的模拟基地,包括冷湖、大柴旦等等都是火星的模拟基地;在甘肃的金昌也有一个火星的模拟基地;在新疆克拉玛依附近的魔鬼谷也是火星模拟基地,其实这些东西就跟玉龙讲的一样,有些是流水风力形成的红色地质地貌,这些地方和地球上比较相似,所以科学家会用来进行一些火星和地球的模拟和对比的研究,主要是对比。它也是一个非常好的旅游开发的主题,很多电影纪录片在那拍摄,也有很多人会去那边研学、科普、教育、旅游,这都是火星和地球的对比。

话说回毅力号这件事,它已经是美国第5辆火星车。前面4辆我给大家盘点一下:第一辆是上世纪90年代登陆的火星,它叫“旅居者号火星车“,这个火星车叫火星探路者号(MPF),这个火星车其实很小,大概一个篮球这么大,二三十厘米的高度,能力也很有限,只能在着陆器附近绕圈,走不远。

21世纪初期,2003年左右美国发射了一对双胞胎火星车叫“机遇号“和”勇气号“,很多人听说过,这两个火星车是一对双胞胎火星车,仪器、设备、结构都是类似的,但是他们分别登陆在火星上不同的地点,有不同的研究目的,也获得了很好的结果。这个火星车的设计寿命只有90天,本来它只需要工作90天就可以退休了,在火星上面干三个月也不容易。结果它干了十几年,一共在火星上跑出了一个马拉松,这也是人造航天器在地外天地上行驶距离最长的马拉松记录,共跑了四十五点几公里,第二代火星车大概半人高。

到了2012年第三代火星车――好奇号火星车,它跟机遇号和勇气号相比又有很大的进步,它的高度超过一人高,它的重量也很大,将近有一吨重,要把一吨重的火星车放在火星上,相当于一吨重的陨石滑下来,这是比较复杂、比较困难的。难点在于穿越大气层的过程中要经受高温、高压、高速,还不能被烧坏,逐渐把速度降下来后,也不会在地面上砸出一个坑,这个是登陆过程最麻烦的一件事情。

毅力号火星车在很大程度上跟好奇号火星车有很多相似之处,也可以认为它是好奇号火星车的一个翻版,在好奇号的基础上进行了很大的改进。比方说它的重量跟好奇号差不多,能源供应方式和好奇号差不多,着陆方式也差不多,最后都要用天空启动机的方式来着陆。重量跟街上的小汽车差不多,为一吨重,也是通过核电源发电。除了这些还有一些新的改进,这些改进也可圈可点,刚才你提到在火星上生产氧气,其实氧气的生产装置在科学界已经进行了很多年的研究,在地面上也是比较成熟的,但是这次是第一次在火星上生产氧气,用火星大气层里面的二氧化碳经过化学变化变成氧气,这个小机器生产出来的氧气其实已经够一个人在火星上一天的生活所需了。如果真的要去火星上,人们不用背着氧气包,背着一个机器就行了,这是一个很大的进步。

段玉龙:这一次毅力号带去做氧气的设备,它的目的是做一种科学验证还是说打算在火星上生产氧气,为人类将来去火星移民做准备?

郑永春:所有的火星探测其实都是两个目的,一个是了解未知,第二是为未来人类去火星做准备,这两个目的不矛盾。这样的一个方式我们叫原位资源利用,原位利用月球上的资源、火星上的资源、天体上的资源,为我们人类在那些星球上的生存做准备。如果大家感兴趣,大家可以在网上搜关键词“ISRU”,你会发现很多的相关资料和研究结果,其实我们在其他星球上已经进行过许多原位资源利用的研究。在火星上的原位资源利用主要是利用火星的二氧化碳来生产氧气,目的其实是探索这种技术的可行性。

我们也知道,已经有人有尝试未来登陆火星,移民火星的计划,生产氧气只是非常早期的一步,像这样的技术都需要在以后的航天任务里面逐步得到验证,每一个技术环节都要确保万无一失,那时候我们才会实现载人登陆火星的设想。

段玉龙:那请您接下来继续给大家介绍毅力号所带的探测设备包括它的设计思路跟之前的那几辆火星车有什么区别?

郑永春:除了生产氧气的设备之外,还有另一个非常重要的看点是登陆精度更高了。我们知道火星很大,面积相当于几个中国,比月亮还要大一倍。科学家对于登陆地点的选择有明确目的,比如说希望它去某一个山谷、希望它去某一块平原或某一个平地,它登陆的越精准,距离我们的考察对象就越近,当目标是考察某一个山谷里面的岩石时,很远距离的地面行进显然不合适。着陆精准度取决于我们对仪器的控制,对火星的了解,还取决于它自己的一些机动和自主导航的能力。

毅力号在这方面已经有了很大的进步,它能够在降落过程中进行自主导航,高精度的控制它和地面之间的距离。只有测量与地面之间的距离和明确降落位置这两点都完成后,它才能够比较精确的着陆在指定位置,毅力号这方面有非常大的进步。还有一个进步是毅力号上有一架名为灵巧号的无人机,这是第一架在地外天体起飞的无人机。

段玉龙:为什么要千里迢迢送一架无人机到火星上?

郑永春:无人机不仅在火星上会非常有用,在地球上无人机也有无限的前景。比如快递,灾害应急救援等,现在快递主要靠快递员穿街走巷来送达,将来就可以用无人机派送,无人机有很多值得展望的未来,甚至很多的应用场景是我们难以想象的。在火星上如果有这样一个工具也会非常有用,不仅仅是为了运输,它还可以提高科学考察的效率以及科学考察的范围。我们知道毅力号接近一吨重,只靠它的一个放射性核电源来发电,发电量很有限,这种情况下只能开得很慢,考察效率和范围受到了限制。

还有一点是因为它在未知环境中,与地球还有十几分钟的时差,越慢才能越安全。遥控指挥一辆车,前方可能有很多未知的障碍,行进速度不能很快,所以研发人员希望火星车开得越慢越好,慢到什么程度呢?大概每分钟只行进几厘米的速度。

它的每一步都有明确目的,研发人员希望它可以考察到我们希望它考察的东西,例如前方的岩石或者一些特殊现象,这种情况下它需要行进好几天的时间,甚至十几天的时间才能到达目标位置。但是一旦到达它可能会发现之前的现象是常见现象,只是因为之前距离远产生误判,以前经常发生这种情况,去下一个地点又需要很长的时间。而无人机可以改善这个问题,它能够在火星车上起飞,起飞之后它会考察周边环境并设计一个最佳路线。

段玉龙:我理解到的火星车搭载无人机的一个重要原因是火星车开得很慢,地面考察会耗费很长时间。现在有无人机就会不一样,可以放出无人机,先对周边环境进行考察,科学家在地球上做出指令,毅力号再移动,再进行相关的考察研究,这也是咱们今天说到的毅力号火星车上所搭载的小直升机的非常有趣的作用。

据我了解,毅力号上面搭载的小直升机不如我们在地球上的小无人机的效率那么高。地球上的无人机可以持续飞行半个小时,但是灵巧号在火星上飞行的时间没有那么长,可能只有几分钟的时间,飞行距离也非常短。

郑永春:是的,作为第一架在火星上起飞的无人机,首先最大的难点是怎么才能让它飞起来。火星大气密度只是地球的1%,同样的螺旋桨,在火星带不动地球上同样重的无人机,只有更大的螺旋桨,更轻的机身,才能够在火星起飞。

在它飞上火星之前,地球上连相关测试都很难,地球上没有像火星这样的环境进行实验。人造真空体积很小,还没有达到真正的真空,要制造一个很大的空间,达到火星的大气密度,还要模拟火星上的重力,我们只能在机身吊一根绳子,用这根绳子抵消2/3的重力,再模拟火星上的大气密度,反复测验,才能够让它在火星成功起飞。

还有一个问题是灵巧号采用太阳能供能,太阳能在火星上也比地球上弱的多。太阳距离地球一个天文单位,1.5亿公里,而太阳到火星的距离是1.5个天文单位,2.25亿公里。阳光十几分钟之后才能到达火星。相隔的距离越长,能量就越弱,火星上太阳光的强度只有地球上的一半不到,所以它需要更大的太阳能电池面积,才能够有足够的电量。从这个角度讲,无人机在火星上起飞就是一个很重要的进步。

段玉龙:欲穷千里目,更上一层楼,站得高才能够看得远,才能提升科考效率。毅力号火星车所降落的区域是做杰泽罗陨石坑,它去那里的目的是要寻找生命的痕迹。在您看来这次到底能不能找到生命的确凿证据?

郑永春:科学探索是逐渐进步的,我们对火星的探测和认识不仅体现在技术能力越来越高,更是在科学上的认识也会越来越深,这是火星探测的大方向。毅力号有一个使命是去火星上寻找生命,之前的几辆火星车的主要目的是追逐水的足迹,看水流的遗迹,发现水沉积的矿物以及发现水作用的痕迹,这些都是之前火星车和遥感卫星的工作。

好奇号以及现在的毅力号把整个火星探测战略进行转移,变成寻找火星上的生命痕迹。早在70年代,就有海盗1号、海盗2号这两个探测器着陆在火星上,当时在一把火星的土壤中添加试剂释放出来一些气体,从这些气体里面检测到了有机物,表明火星上可能有生命,有一些微生物释放出来的气体已经被检测到了。但之后又提出数据和仪器有一定的误差,还有需要解决的问题,结论还不太明确,但这在当时已经引起了很大轰动。80年代的时候,科研人员发现一块陨石叫ALH84001,是1984年在南极发现的,在这块陨石里找到了一些疑似微生物沉积的痕迹。

段玉龙:这块陨石是从火星上来的吧?

郑永春:这块陨石绝对是火星陨石,陨石内像昆虫一样的痕迹也是没问题的,但是它到底是不是虫子没办法确定。我们还有一些研究指出,这些可能不是微生物,而是一些矿物遗迹,是一些化学变化形成的,而不是生物的反应形成,只是形状像昆虫而已。全世界在很长时间里都在讨论火星上是否有生命,甚至卡尔萨根当时还写过一段话:“火星是火星人的火星,哪怕它们只是微生物”。地球人占领地球,火星人占领火星,哪怕它们是微生物,我们也不能去打扰它们。由此引出了到现在为止我们一直贯彻的行为准则叫“行星保护原则”,我们从地球上发射过去的航天器包括毅力号、好奇号这些火星车都不能携带地球的生命。

段玉龙:如何把携带的所有的生物都去除掉?

郑永春:这里需要进行彻底全面的消毒,比如通过紫外线照射,120摄氏度蒸煮24小时,尽量消除航天器上携带的微生物。在地球上很难消除微生物,完全消除几乎不可能,所以一定会有部分被携带过去,只是要尽可能减少数量。

我们的仪器不能使用消毒液消毒,所以存在微生物是不可避免的。“行星保护原则”就是指不能带任何微生物去火星,如果这些微生物生存下来,以后再去寻找生命就难以分辨是大规模繁衍的地球生物,还是原生生物。接下来到21世纪,火星探测又取得一些进展,美国和欧洲的航天器在火星的大气层里都发现了甲烷。

段玉龙:发现甲烷意味着生命?

郑永春:简单的来说在地球上有甲烷就有生命,地球上的生命一般会释放出甲烷气体,比如说河底的淤泥也会释放出气泡,这种气泡都是生命的证据。除此之外,一种矿物橄榄石,它跟水反应也会产生甲烷气体。发现甲烷气体,是没有办法判断到底是微生物反应产生的,还是橄榄石跟水反应产生的。我们现在没有办法确定,现在我们虽然找到甲烷,而且到处都有,浓度时高时低,还是难以判断它是跟生命有关的。

谈及这次毅力号,它要登陆的地方是精心选择的,火星上已经列出了几百处值得探索的地方,大家觉得这些地方特别奇怪,可能跟生命有关,可能跟河流有关,有可能跟各种特殊的地质现象,权衡之后,觉得杰泽罗这个地方最有价值,最优先应该去的。

段玉龙:这是为什么呢?

郑永春:因为这个着陆的地方是一个河流的冲击扇,有点像我们珠江三角洲、长江三角洲、黄河三角洲,它没有那么大规模。实际上是大量的泥沙以及矿物、营养物质涌入到这个三角洲里面,河流入海口水产品非常丰富。比方说长江入海口、江苏启东、吕四渔港、钱塘江的入海口、舟山渔场、广东那边跟珠三角和黄河三角都是海产品比较丰富的地方,这样的地方实际上是最有可能有生命的地方。

看看在最有可能产生生命的地方到底有没有一些生命的信号。最后要得到的结果我相信有一些新的进展,但是还没有办法做到铁板钉钉,上面就有生命。我们现在没有办法直接看到微生物的活动现象,我们只是看到了微生物生命活动的一些产物,比如甲烷气体,其实判断的是这个。真正要看到活的生物,哪怕是活的微生物,其实最佳的办法还是要采集样品带到地球上,在显微镜下,在培养皿里进行培养。那时候才能板上钉钉,火星上有没有生命。现在来讲,火星表面肯定不存在生命的。

因为火星的土壤是有毒的,它有很强的氧化性,有点像双氧水一样,有很强的氧化性。同时火星表面的紫外线强度也非常强,我们在地球上安然无恙的生活,有赖于臭氧进行过滤,紫外线没有那么强。紫外线是一种消毒剂,如果紫外线对火星表面进行长达十几亿年,几十亿年的消毒,那边还会有生物吗,连有机物都存活不下来,更别提生命。现在还是没有办法确定火星上有没有生命,为了这个目标,毅力号还有一个重任,这次要采样的,上面带了很多样品管,每个样品管大概有一、二十厘米长,有几十个这样的样品管,会收集沿途看到的有意思的地质样品,采样,把土壤、岩石收集起来,封存起来,下一次或者下下次,不知道哪一次,可能2026,也有可能2030,其实要看能力,要看具体的计划,希望在下一次火星探测的时候把样品带回来。每次采样能力都很有限,采的地点也很有限,趁着这次在上面跑的时间,让它尽可能多收集样品,将来能够带回到地球上。只要一克,我强调一下,只要一克样品,我们关于火星的很多谜团都可以得到回答,真正的实物可以在实验上里面,用地球上最强大的科技能力,这种高精尖的分析仪器对它每一个颗粒进行非常详细的、多学科的、360度无死角的探测,只要有蛛丝马迹,地球上都可以发现。我们现在为什么费那么大劲,毅力号上有23个相机,这么多相机,这么多分析仪器,我们还是不能回答这个问题,都源于我们地球上的分析设备太庞大,运不到火星上。

如果大家看一下地球化学研究专业的一些什么质朴仪、大型望远镜、各种显微镜就会知道了,每一个仪器都有房子这么大,甚至好几个房子这么大,我们没有办法把它运过去。这些仪器要经过专业训练的科研人员要进行一些非常复杂的处理流程,一步一步,有很多步骤,每一步都非常精细,这样的过程在火星上没有办法实现。光是靠火星车没有办法回答有没有生命,但是一定会有新的突破。

段玉龙:比如说下一次登上火星的是人,人到了火星上之后不用把样品带回来,能够得出火星上有没有生命的结论吗?

郑永春:其实我们说航天发展到现在,深空探测发展到现在,人的作用和价值已经越来越重要了。当然,这里面一直是有争论的,经常有人说载人航天没有必要把人送上去,因为机器人都可以做类似的工作。实际上我们回头再考虑一下,人的作用和价值是不可替代的,人的经验,人的专业知识,人的专业技能是不可替代的。跟你身临其境去到一个现场,能够非常轻松地判断这是什么,那是什么,这是什么痕迹。我们说一个专业的地质学家到野外能够非常轻松认出这是什么石头,这里曾经有流水、有火山还是有风力,还是有生命,其实有非常多的信息和证据告诉你。你靠机器人,他没有这些专业训练,也没有这些技术和能力,有的时候就是靠你眼睛就能看出来,靠手就能摸出来,第一手的人的身临其境的认知仍然是不可替代的。

不论是人要登陆火星还是要登陆月球,一方面人有主动性,我们知道主动想做什么,机器不会。第二,人有一些专业的积累,一些经验,这些东西也是机器所不能替代的,特别重要的是人登陆一个星球有很强的象征意义,它代表我们人类向外走出一大步。

下个月中国的空间站核心舱就要发射,将来中国人就会长期生活在太空里面,这是我们走向太空的一步,下一步就要登陆月球,再下一步就是登陆火星。每一步迈出去,大家都有一个极强的象征意义,不是说中国人迈出去了,而是说人类迈出去了。中国人要做这样的事情,我们代表整个人类走出了走向太空的这一步,人登陆其他的星球还是有不可替代的价值和重要的象征价值。

段玉龙:您提到中国航天,我国的“天问一号”和毅力号都是在去年7月份发射,为什么天问一号在今年大年三十到了火星轨道变轨以后,先要围着火星公转,而毅力号是直接登入火星落到降落地点。这里我们也了解一下天问一号为什么还要做这么长时间的等待,新闻报道在5月份时才会降落火星,中间我们要干什么?

郑永春:这个问题非常好,天问跟毅力到底有什么不同?其实一个火星这么大,能够探测的目标很多,各自的发展阶段又不一样,我们的技术能力也不一样,技术基础也不一样。我们完全可以做不同的事情,目的都是为了了解火星。美国毅力号这次为什么可以直接着陆下去,而不用再像我们带一个轨道器在天上转,原因是它在天上有轨器而且不止一个。它有一个火星探测轨道器叫MRO,还有一个轨道器叫MAVEN,包括欧洲也有轨道器,到现在火星上至少有8个航天器正在工作,这次又要去3个,此时此刻相当于有11个航天器在火星上工作。

毅力号拍摄的照片获得的探测数据都是要通过火星勘测轨道器,已经有的火星卫星传回地球。它为什么直接可以落下去?因为天上之前有东西,而且是很多年前,五六年前,七八年前发过去的东西,一直在那绕。中继卫星没办法缺少,火星车没有办法直接跟地球进行高速的数据传输,没有这个能力,虽然有一定的通信能力,但是没有办法把大量的数据传回来,所以需要中继卫星。

中继卫星就是火星上的遥感卫星,他们已经有了,中国要靠天问一号自己带过去,如果天问一号也分成两次,一次先发一个卫星绕起来,第二次再发一个车让它落下去,其实也能够实现,这是两个路径。我们要分两次执行,而且每一次发射窗口又非常有限,780天,26个月才有一次机会,一次机会里面万一有一次失败了呢,轨道器去了火星车没有成功,火星车去了轨道器没有成功,这都是不可以接受的结果,所以我们选择把三个东西一起放过去。有轨道器,又有遥感卫星和中继卫星,又有着陆器就是一个火星车和着陆器。这样使得你这个航天器就很重,又要把火星车,又要把轨道器带过去,重了到火星附近刹车就比较困难。大卡车刹车跟小汽车刹车肯定不是一个量级,大货车在路口刹车,距离很长,声音也很刺耳。

天问一号抵达火星的时候在腊月二十九,在火星上踩了关键的一脚,现在已经环绕火星成功了,前几天从环绕火星的赤道轨道变成环绕火星两极的轨道,它能够对火星的全球进行遥感探测,能够得到大量的火星图像和数据。这个轨道要进行长时间的调整,刚刚刹车的时候是一个大椭圆轨道,近火点只有400公里,远火点有十几万公里,地月之间就38万公里,所以非常远的距离,慢慢收敛下来,收敛是需要时间的,离火星越来越近,这个过程中它没有闲着,每次都会获得大量的火星表面的遥感图像,从这些遥感图像里面加深我们对火星的认识,考察我们选择的着陆场,也就是乌托邦平原里的某一个基点,这个基点大概相当于中国的两广地区的经纬度。

这样一个地方需要用天问一号进行考察,收敛它环绕的轨道,找到合适的登陆时机。为什么天问一号大年三十已经抵达火星,5月份才登陆?其实是因为天问一号采用了不同的探测策略。

段玉龙:看有一些网友也说过去无论是欧洲甚至印度、苏联、还有美国,都对火星有很过大量的探索,美国比较领先,美国有很多火星方面的数据,那么数据为什么不能共用?为什么不能直接登入火星?因为这些数据不是我国一手获得的数据,要想在火星上走得比较顺利,必须获得一手数据。2月底到5月份对火星有了更全面的了解,建立了属于自己数据之后才能有的放矢,让火星车落到预定的位置去,而且整个数据的获得过程也会提升火星车落到火星上的几率的成功率。

郑永春:,欧洲的两次火星着陆都出现了失败,第一次火星快车携带一个着陆器叫“猎头犬2号“,着陆的时候失踪了。第二次是2016年携带了一个着陆器叫“斯基阿帕雷利号“,在着陆之后也失败了。欧洲和美国关系较好,数据应该充分共享,情报也是共享,欧洲人失败了,美国人也没帮忙。这就说明这些方面的核心机密和能力,还是有所保留的,大家也是可以预料到。

第二方面,对于火星探测这件事情,第一手的数据、第一手的经验以及技术能力的验证,都得靠自己一步一步走。虽然说火星探测是全人类的事业,火星的科学数据是向全世界公布,比方火星的地形数据、地貌数据,气象、环境这些数据。中国的科学家早就在用这些数据做研究,我国也发表了一些相关的论文。

总体上,从技术的角度,对火星认识理解的角度,是需要我们自己来迈出这一步。没有别人帮你能够吃饭,也没有人能够帮你走路。从这点来讲,我们从第一步上来讲已经走得非常快了,不是一小步而是一大步。

段玉龙:这一大步不是我们浅显看到的,迈出去的一步。从火箭到卫星再到载人航空,还有天宫2号的建设,正是中国人一步一步走过来,正是了这样的积累我们看到了天问一号抵达火星,正在对火星进行非常细致的观察,得到足够的数据,切实可行的方案制订以后,天问一号也会按照原定的计划降落在火星,对于全人类而言都是非常重要的一步,那么在这里希望,天问一号在内的火星探测器,还有今天的主角毅力号,还有其他的火星探测器都能够在奔赴火星这条路上有很多的收获,一步比一步走得更前,一步比一步带来的收获更多,因为带来的这些收获是科学的进步,同样也是全人类的进步。

今天这期直播就到这里,非常感谢永春,希望未来有机会还能够这样见面聊天,希望大家继续关注腾讯新闻,关注腾讯新闻很多精彩的科学内容制作,希望有机会和大家相聚在一起,聊一聊火星,聊一聊宇宙深处,聊一聊星辰大海。永春有一句话我特别喜欢,心怀星辰大海,我们才能够看的更远,才能够走的更远,才能够重新对于自己和世界建立一个全新的认识。

郑永春:玉龙已经把我的话也说完了,现在的技术让我们更加便捷,我们可以经常在网络上见面,也可以让我们实时了解世界的进步,所有的进步都是人类的进步,中国人也有这样的胸怀,我们能够热切期待其他的国家,其他的民族能够在火星探测的征途上取得成功。这里再次祝大家牛年大吉,健康平安。

段玉龙:牛年大吉,牛年行大运,祝各位牛牛牛,今天我们这期直播到这里结束了,再会。

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