中国首次火星探测之旅正式开启 为何偏偏选中它？( 二 )
当然 ， 从人类目前掌握的有限情况看 ， 两者之间的不同显而易见 。 北京天文馆副研究员刘茜说 ， 从外型上看 ， 火星个头更小 ， 它的半径约为地球的一半 ， 体积为地球的七分之一 ， 大气密度为地球的1% 。
与我们这个71%海洋覆盖率的蓝色星球不同 ， 火星表面呈现出红色 ， 它最明亮的时候犹如一团火球 。
按照天文学家的说法 ， 这一抹红色实际上并不是真正的火焰 ， 火星上温度反而极低 ， 接近于地球的南极 。 呈现红色的原因 ， 是火星的土壤富含氧化铁 ， 就像是土地生了锈 。 这种土壤的形成 ， 是风与水的双重侵蚀作用产生的 。 由此可见 ， 火星上曾经存在过大量的水和大气 。
这就意味着 ， 火星上有可能出现过生命 。 那么 ， 火星是地球的过往 ， 还是我们未来的归宿？这个问题勾起了科学家强烈的好奇心 。
国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言在接受采访人员采访时说 ， 以往的探测发现了水存在的证据 ， 火星上是否存在孕育生命的条件 ， 以及火星是地球的过去还是地球未来 ， 成为火星研究的重大科学问题 。 研究火星对认识地球演变具有非常重要的比较意义 。
而这些问题 ， 只有人类或人类的探测器“身临其境” ， 才能一步步得到解答 。 正因如此 ， 人类火星探测任务几乎都受到大范围的关注 。
如今这一次 ， 是来自中国的天问一号 。
不到50%的成功率
不到落“火”的最后一刻 ， 中国航天人被天问一号牵动的紧张神经很难完全放松下来 。
耿言说 ， 几十年来 ， 人类火星探测成功率不到50% 。 苏联在1960-1988年间进行了近20次探测任务 ， 但没有一次取得完全成功 。 在20世纪90年代以后 ， 成功率才达到三分之二左右 。
由中国航天科技集团研制的天问一号探测器 ， 包括环绕器、着陆器和巡视器三部分 ， 目标为一次发射实现“绕着巡”三个探测任务 ， 这在国际上尚属首例 。
“天问一号并没有走美国、俄罗斯等在火星探测上的‘老路’ ， 因此这种挑战 ， 增加了任务难度 。 ”中国航天科技集团五院天问一号探测器研制专家说 。
据五院专家介绍 ， 火星大气密度仅为地球的1%左右 ， 可以利用它对探测器进行减速 ， 但过程中会产生高达2000摄氏度的热量 。 火星着陆器既需要隔热罩隔绝热量 ， 还需要配备减速、降落伞进一步减速 。
然而 ， 这些都不足以让探测器减速到可实现软着陆的水平 ， 另需要反推发动机进行减速 ， 实现悬停、避障、降落 。 简单来说 ， 就是“着陆难度巨大” 。
此外 ， 着陆区域与时机的选择 ， 也是一大挑战 。 五院专家告诉采访人员 ， 火星表面沟壑纵横 ， 砂砾遍布 ， 对着陆点的选择和火星车的路径规划提出了更高的要求 。 由于长期风化 ， 缺乏温室效应又让火星不同区域气压差很大 ， 进一步导致火星表面风力强劲 ， 经常出现沙尘暴 。
时延问题也备受关注 。 崔晓峰说 ， 火星探测器距离地球最远可达4亿公里 ， 一条信号往返地球与航天器最多可达44分钟 ， 超大的时间延迟让地面无法沿用以往任务中的实时比判闭环控制模式 ， 难以在确定指令发送执行情况后根据指令执行效果实施后续动作 。
据他介绍 ， 为了克服这一阻碍 ， 北京飞控中心采用了超大变时延开环控制技术 ， 设计了全新的超远距离测站捕获模式 。 比如 ， 当飞控人员发令时 ， 瞄准的不是航天器当前的位置 ， 而是它在20分钟后接收指令时所到达的位置 ， 这样当它就位后就可以收到 。
尽管火星车有一定的自主能力 ， 但是它要前往的目的地、选择的路径以及路途中的各种动作 ， 都需要地球上的工作人员提前告诉它 。
在这方面 ， 我国飞控团队就要扮演好“先知”的角色 ， 通过对当前火星车所处环境的掌握、分析和规划 ， 预测路径的安全性 ， 否则石块沙丘都可能对它造成致命伤 。
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