2020，目标火星！
“火星你好，中国来啦！”11月14日，伴随着中国火星探测任务的首次公开亮相，很多网友都发出这样的欢呼。当天，中国国家航天局邀请部分外国驻华使馆及国际组织人员、中外媒体记者约70人，赴河北怀来观摩中国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验，并参观相关试验设施。中国的首次火星探测计划将于2020年举行，经过7个月的飞行后，中国的火星探测器将经受最关键的“7分钟降落”考验，这次进行的悬停避障试验就是对此而来。
根据地球与火星位置关系，每26个月会有一次从地球向火星发射探测器的最佳时间窗口。在这个时间点发射火星探测器，将节省大量燃料，缩短抵达的时间。2020年就将迎来一个窗口期，因此明年被称为国际上的“火星探测大年”，包括中国、美国、欧空局、印度和阿联酋等多个国家和国际组织都公布了各自的火星探测计划。
在抵达现场之前，记者一直很好奇的问题是：火星重力远比地球小，如何能在地球上模拟火星重力环境呢？难不成还得跟航天员失重训练那样，在大水池里用浮力来抵消部分重力？在记者搭乘的大巴驶进号称“亚洲最大”的中国地外天体着陆综合试验场后，一组高大的钢架结构建筑让答案豁然开朗。
中国首次火星探测任务总设计师张荣桥介绍说，火星的自然环境与地球相比有很多的不同，其中重力只有地球的1/3。为了模拟在火星环境下的着陆，中国航天科研人员专门建造了一整套设施。它由三个部分组成：塔架系统、随动系统和地面的火星表面模拟区域。最显眼的是6个钢结构的塔柱，通过上方的环形桁架连接成一个柱形的刚体结构。塔柱高140米，内圈直径120米，足以满足模拟火星降落时的空间。
试验现场 新华社记者金立旺摄
随动系统是中间的红色平台，它通过36根钢缆进行固定，下面垂吊的就是长着4条“腿”的火星探测器。通过精确控制平台的运动速度，它可以承担探测器的部分重量，进而为探测器模拟出火星的重力环境。
此外，塔架下方的地面上还铺设有特殊材料，形成各种坑和坡的形状，从而模拟火星的表面特性，考验下降过程中探测器搭载的相关光学和电子设备能否发挥作用。
14日进行的试验是模拟火星探测器在距离火星表面67米的高度上悬停，并自主寻找遍布坑与碎石的地面安全着陆区，然后避障下降到20米的全过程。
5、4、3、2、1……试验开始了！记者看到，伴随着震耳的轰鸣声，被吊在高空中的火星探测器向下喷出火焰，然后开始缓缓下降。不过下降动作并没有持续多久，探测器就在空中悬停住，并自行向左调整位置，避开地面的各种障碍物寻找合适的降落地点。待位置找好后，它再度缓缓下降，最终平稳地在20米高度停机。
为何要大费力气专门修建这样的模拟测试设施并进行反复试验呢？张荣桥介绍说，中国首次火星探测任务计划于2020年择机实施，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视，开展火星全球性和综合性探测，并对火星表面重点地区精细巡视勘查。届时探测器经过7个月时间的飞行抵达火星后，最后的降落过程只有7分钟。但这是“计划中最困难、挑战最大的环节”。
试验现场 新华社记者金立旺摄
一名航天专家告诉记者，航天器的自主避障降落过程本身风险就很大，以色列、印度今年发射的月球探测器都是在这个阶段失控坠毁。而相比距离地球约38万公里的月球，火星与地球的距离更加遥远，最近的距离也有5500万公里，即便是无线电信号单向传输都需要4分钟时间，这意味着在关键的着陆过程，只能依靠探测器自行处理遭遇的一切问题，对探测器应对突发情况的要求非常高，难度比月球探测器更大。然而火星环境异常复杂，在火星探测历史上，各国探测器“折戟沉沙”的比例超过一半。
试验现场 新华社记者金立旺摄
据介绍，目前火星探测器的着陆方式主要分三大类：“气囊弹跳”式主要适合于比较小的探测器，比如美国“火星探路者”“勇气”号和“机遇”号火星车等，通过在降落前鼓起气囊，利用气囊进行缓冲就可以实现安全着陆；“反推着陆腿”式主要是利用反推火箭，提供最后着陆时的缓冲力，适合于较大型火星探测器；“空中吊车”式则是美国“好奇”号火星车等超大探测器采用的着陆方式，通过从探测器上方吊着的反推火箭提供缓冲，把探测器放到火星表面后再脱离。记者注意到，这次测试的中国火星探测器采用的是“反推着陆腿”式，其中关键的悬停避障技术在嫦娥三号、嫦娥四号月表着陆的过程中已得到成熟应用。
尽管此前由于美方故意阻挠，没有及时发放签证，导致中方代表团集体缺席了10月21日开幕的2019年度国际宇航联大会，但中国航天并未改变“国际合作”的宗旨。国家航天局局长张克俭14日表示，中国主张在平等互利、和平利用、包容发展的基础上，加强航天国际交流与合作，共享航天发展成果。据了解，未来中国还将进行火星采样返回、小行星探测、木星探测等深空探测项目。张克俭表示，中国国家航天局愿与各国航天机构、空间科学研究实体及国外空间科学爱好者携手，在后续重大航天工程任务中加强合作，共同推进航天事业发展。
解读
为何明年发射？
大约每隔26个月会发生一次“火星冲日”，届时，太阳、地球、火星位于一条直线上，在这一时间点实施火星探测，探测器飞行的路线最短，最省燃料。而距离当前时间最接近的“火星冲日”探测窗口便是2020年，因此中国的火星探测任务也瞄准这一窗口。
不仅中国，美国也将在明年发射“火星2020号”，印度将在明年发射“曼加里安2号”，阿联酋希望在明年发射“希望号”……世界各国多个火星探测器都选择明年到火星上同场竞技。
为何要探测火星？
去火星没有那么容易，除了窗口期和技术难点，还有时间问题，仅去程就需要航行约6个月的时间，加上取样、返回等过程，来回一趟完整的旅程则需要3年左右。既然这么艰难，我们为何还要对火星进行探测呢？
火星的一年是687个地球日，一个火星日几乎和地球日一样长，这里也有一年四季，春夏秋冬。它的直径是地球一半，重量是地球的十分之一，引力是地球的三分之一，失重还不算太严重，登上火星你仍然可以脚踏实地，仰望星空。火星上稍微冷了点，平均气温零下55摄氏度，晚上最冷时达到零下100摄氏度，夏天正午的赤道地区，温度可达20摄氏度，非常舒适。此外，人类已经在火星上发现了地下盐水湖。
目前人类已经进行了230多次太阳系探测。探测结果是，整个太阳系的8大行星、5颗矮行星、165颗卫星当中，只有火星跟地球最为相似，只有火星有可能经过改造实现大规模移民。迄今为止，我们在宇宙间找不出第二个这样的星球。
这次探测做些什么？
专家说，火星探测的首要科学问题是探测火星生命活动信息，包括火星生命的信息，火星过去是否存在过生命、火星生命生存的条件和环境，还有生命起源和地外生命探索。其次是为火星本体科学研究积累资料；第三是探讨火星的长期改造与今后建立人类第二个栖息地的前景。
可能在未来二十年左右，可以看到人类将首次登陆火星。未来一百年，我们可能会在火星上建设一个中等规模的火星城市。未来一千年，我们可能会把火星改造成适宜人类居住的星球。
火星上到底有没有生命
导致火星大气中甲烷水平周期性变化的原因尚无定论，氧气水平的变化又给科研人员带来了新的谜题。目前不能排除两者产生于生物过程的可能性。
12日发表在美国《地球物理研究杂志·行星卷》上的研究显示，火星盖尔陨坑上方氧气水平在火星春夏两季升高达30%，秋季降至正常水平，目前已知的化学过程尚无法解释这一现象。
美国航天局“好奇”号火星车在约3个火星年（约6个地球年）的时间里分析了盖尔陨坑上方空气的组成和变化。结果发现，火星表面大气95%为二氧化碳、2.6%为氮气、1.9%为氩气、0.16%为氧气、0.06%为一氧化碳。
研究显示，火星两极的二氧化碳气体会在冬季结冰，从而降低火星气压，春夏蒸发后又使气压升高，因此氮和氩等气体分子水平会随之发生变化，但氧气水平的变化无法用这一大气动力学过程加以解释，可能存在某种未知的化学来源。
美航天局和美国密歇根大学的研究人员排除了已知的包括二氧化碳或水分子释放氧气等多种可能解释。研究人员推测火星土壤可能是春季氧气水平升高的来源。
美国《科学》杂志2018年6月刊载的一篇论文显示，“好奇”号火星车发现火星盖尔陨坑中的甲烷水平存在周期性变化，让人猜测它与生物活动的周期性变化有关。研究人员表示，目前“好奇”号还无法辨别甲烷和氧气水平变化是来自于生物过程还是地质过程，尽管后者更有可能。
来源：环球时报、新华社、北京晚报、央视
责编：张明宇
编审：陈卫平 张斌