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陳藍:致敬“祝融號”,中國火星探索或將實現超越式發展
最后更新: 2023-03-17 09:02:14【文/觀察者網專欄作者 陳藍】
最近一段日子,遠在1.7億公里外的“祝融號”火星車成為了無數國人的牽掛。
期待中12月應該從休眠中蘇醒的“祝融號”繼續沉默了兩個多月。考慮到火星的惡劣環境和探測器苛刻的工作條件,“祝融號”的生存概率正在不斷降低。
奇跡或將不會發生,如果出現,那將是奇跡中的奇跡。
其實,奇跡已經發生,那就是“祝融號”本身。
從2021年5月22日走下著陸平臺,到2022年5月18日因沙塵暴進入休眠,“祝融號”在火星上工作了幾乎一整年(342個火星日),行走距離1921米。相比之下,美國第一臺火星車“旅居者號”只工作了83天,行走108米;蘇聯第一臺火星車(火星2號攜帶)則墜毀在火星上;歐洲的第一臺火星車“富蘭克林號”研制十多年,眼看就要發射,卻因俄烏戰爭爆發被迫終止和俄羅斯的合作,發射再度大幅延遲。
中國第一次獨立的火星任務就攜帶了軌道器、著陸器和巡視車并全部獲得成功,這是歷史上前所未有的。甚至在“祝融號”在火星表面壓出第一道輪轍的那一天,我們就可以蓋棺定論地說,中國首次火星探測已經取得了近乎完美的巨大成功。
我們一舉超越俄歐印日,幾乎趕上美國。這樣的超越式發展,當然可以稱之為——奇跡。
已載入史冊的“祝融號”和著陸器合影(圖源:CNSA)
所以,我們不必糾結于“祝融號”是否還會醒來。它已經寫下了一個完美的句號。
誠然,“祝融號”的科學產出還無法和美國最新的“毅力號”火星車相比,但考慮到“天問一號”任務更重要的目的是工程能力的驗證,是為未來更大規模的火星探索積累技術,它的意義就無法只用科學發現來衡量了。
毫無疑問,火星將成為21世紀人類開拓新邊疆的重要目的地,是大國競爭的必爭之地,影響巨大而深遠,想象空間無限。“天問一號”和“祝融號”是中國在這個宏大棋局中走出的第一步,開局堪稱漂亮。
筆者曾在一年半前“祝融號”突破三個月工作壽命時寫過一篇文章,預測人類未來幾十年的火星探索將由中美兩國主導。中美火星競賽將成為中美全方位競爭的一個組成部分;中國巨大的經濟規模、強大的國力和高效的執行能力、專業化的科學決策機制、廣泛的技術和人才積累,以及執行長期戰略的決心和意志,都將成為我們的優勢。
一年半來,雙方在火星上取得了什么進展?未來的計劃是否有所變化?中美火星競爭會有一個怎樣的結局?本文將就此做一個回顧,并對未來發展做一些分析和展望。
歷史上成功軟著陸火星的探測器在火星上的位置(圖源:NASA)
先說美國這邊。
“毅力號”火星車今年2月18日度過了它著陸火星的兩周年紀念日。憑借核同位素電池,它可以連續工作而不需要休眠,兩年來行程已接近15公里。它已經完成10處20個巖芯樣本和一份大氣樣本的采集,待未來采樣返回任務帶回地球(其中10份保存在火星車,另10份相同地點采集的樣本作為備份扔在火星表面)。“機智號”直升機完成了46次飛行,累計時長79分鐘,飛行總距離突破10公里,最大飛行高度14米。
“好奇號”火星車還在繼續工作,迄今已超過10年半(3750多火星日),行駛將近30公里,但均未打破“機遇號”的記錄(14.5年,45公里)。2022年12月21日,NASA宣布最后一臺在火星表面工作的固定著陸器“洞察號”結束任務。
在軌道上,美國依然占據著巨大優勢。七個仍在工作的軌道器中,有三個屬于NASA:“奧德賽”、“MRO”(火星勘測軌道器)、“MAVEN”(火星大氣與揮發物演化任務)。但它們的工作年限已分別超過21年、17年和10年。其他四個軌道器分別是中國的“天問一號”、歐洲的“火星快車”和“微量氣體軌道器”、阿聯酋的“希望號”。
美國的這些火星探測器雖然在不斷豐富人類的火星知識(比如發現越來越多水曾經存在的證據),但近來均沒有突破性的重大科學發現。它們更多的意義也是在為未來火星探索積累工程經驗。
未來十年,NASA最重要、也可能是唯一的火星任務,就是計劃于2028年發射的火星樣本回收著陸器。它將于2030年著陸在“毅力號”附近,等候“毅力號”接近。它會用機械臂抓取“毅力號”上已經采集的樣本試管,轉移到著陸器攜帶的“火星上升飛行器”(一個小火箭)上。后者從火星起飛后,將在火星軌道上和歐洲航天局的“地球返回軌道器”對接并轉移樣本。歐洲軌道器則計劃于2033年攜帶樣本返回地球,實現軟著陸。
NASA火星采樣回收任務主要構成(圖源:NASA)
聽起來是不是有點復雜?
其實為減輕發射重量(樣本回收著陸器最新發射重量只有3.4噸,而“天問一號”是5噸),原方案專用的樣本轉移火星車已經被取消。但現有方案需要“毅力號”再堅持工作7年。為此,NASA也準備了備份方案——
在無法進行直接轉移或轉移失敗的情況下,著陸器攜帶的兩架“火星回收直升機”將撿取扔在火星表面的備份樣本,送到著陸器,前提是距離不能太遠;此外,著陸位置如果偏差太大,“毅力號”可能就要多花數年才能到達,甚至永遠無法到達。
這是一次賭博。涉及環節越多越復雜,風險越大。只要一個環節出問題,任務就將終結。
令人感嘆的是,美國火星采樣返回任務經過數十年的醞釀和規劃,還拉了歐洲合作,規模縮減,風險卻增加。以往美國重要火星任務采用的雙探測器配置(例如“海盜一號”和“二號”、“勇氣號”和“機遇號”)已成為歷史。
還有NASA的載人火星計劃。按去年5月NASA公布的目標,計劃最早于2030年代后期將4名宇航員送往火星,其中兩名將登陸火面生活30天,整個飛行則需要500多天。但理想很豐滿,現實很骨感。多年來NASA的載人登火概念方案出了一版又一版,卻始終看不到落地。所以這次也是看看就好。如果按SLS(Space Launch System,太空發射系統)那樣的搞法,尤其還要依賴SLS發射的話,多半不靠譜。
至于馬斯克的火星計劃,這一年半,他的星艦軌道首飛不斷跳票,現在的說法是這個月。馬斯克關于火星計劃的最新推文發于2月11日,他表示人類極有可能在10年內登陸火星,最快可能只需5年。好吧,“極有可能”……可能,確實比過去低調多了。
總結一下,美國火星計劃依然雄心勃勃,但NASA已今非昔比,宏大計劃執行起來可能已力不從心。經濟政治因素的影響也不容忽視。中美對抗和俄烏戰爭已經改變了世界格局,美國的未來同樣是一個很大的未知數。不過,美國的實力依然強大,技術積累雄厚,絕對不容低估。而馬斯克,更可能成為半路殺出的程咬金,取代NASA成為美國火星計劃的主力。即便是NASA,它的火星采樣返回任務賭贏的概率也很大。
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本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 李泠 
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