中國天問一號再引關注 傳回火星巡視區高分辨率影像

撰文:劉言
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過去的2021年是中國的航天大年,天問落火、空間站工程開啟11連發等太空壯舉彰顯了中國科技實力的提升。「天問一號」任務突破了第二宇宙速度發射、行星際飛行及測控通信、地外行星軟着陸等關鍵技術,實現了中國首次地外行星着陸、巡視探測等。至2022年3月24日,「祝融號」火星車已在火星表面工作306個火星日,累計行駛1,784米,「天問一號」環繞器在軌運行609天,距離地球2.77億千米,當前兩器運行正常。

中國官方報道顯示,日前「天問一號」環繞器近火點再次經過火星車巡視區域上空,拍攝了「祝融號」巡視區0.5米分辨率影像圖,圖中「祝融號」火星車行駛路線清晰可辨。

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火星探測風險高、難度大,探測任務面臨行星際空間環境、火星稀薄大氣、火面地形地貌等挑戰,同時受遠距離、長時延的影響,着陸階段存在環境不確定、着陸程序複雜、地面無法干預等難點。全球約三分之二的探測器,尤其是早期發射的探測器,幾乎都未能成功完成使命,火星亦因此有了「航天器墳場」之稱。

中國的首次探火計劃目標遠大,一次性即設定要完成環繞、着陸、巡視三大目標:對整個火星進行全球性綜合探測;降落在火星;將火星車開出來,對火星表面重點地區精細巡視勘查。

2020年7月23日,中國開啟了首次自主火星探測任務,「天問一號」探測器重約5噸,由環繞器和着陸巡視器組成,其中着陸巡視器又包括祝融號火星車及進入艙。

2021年2月10日19時52分,「天問一號」成功實施制動捕獲,隨後進入環繞火星軌道,成為中國第一顆人造火星衛星。3個月之後,「天問一號」着陸巡視器於5月15日7時18分成功着陸於火星烏托邦平原南部預選着陸區,中國首次火星探測任務着陸火星成功。

伴隨「天問一號」着陸巡視器着陸火星,環繞器和祝融號火星車一個「天上」、一個「地上」,分工合作對火星展開了大探索。

據中國航天科技集團八院天問一號火星環繞器副總指揮褚英志介紹,火星上空工作的環繞器主要是給「整球」拍照,其特點是大尺度、大範圍,比如「看」火星上有幾條山脈、幾個大峽谷等。而開在火星表面的祝融號火星車移動範圍相對較小,「走」得不快,但可以進行局部區域的重點觀測,能「拍」到更詳細、更清晰的科學發現。

「天問一號」環繞器持續開展火星全球遙感探測,並重點關注隕石坑、火山、峽谷、乾涸河牀等典型地貌和地質單元,獲取其高分辨率影像。2022年3月7日,在對「傑澤羅」撞擊坑成像時拍攝到美國「毅力號」火星車,當前位於其着陸點東南方向約200米處。

研究表明,火星沙塵暴會直接影響火星車的能源獲取,中國的工程團隊持續通過「天問一號」環繞器中分辨率相機獲取的影像監測火星沙塵天氣,發現從2022年1月下旬開始,火星北緯60°以北區域開始出現明顯的風沙活動現象。

從「祝融號」火星車此次從火星表面傳回的自拍照來看,較之其剛着陸時拍的照片,新的自拍照顯示火星車表面已積累了一層薄沙塵。同時,通過火星車的遙測訊息判斷,太陽翼的發電效率受到一定影響,但能源仍然充足。

早前的公開報道顯示,為應對沙塵覆蓋,中國的科技工作者對火星車太陽翼進行了特殊設計,可採取多種措施應對沙塵引起的發電效率下降問題。基於當前能源狀態足以支持火星車繼續行駛並開展探測,特殊設計功能目前尚無需使用。

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在褚英志看來,探測月球可以比喻成人類走出屋子進到自己的院子裏,探測火星則僅僅是拜訪一下鄰居,而深空探測正如人類早期的海洋開拓。

科技進步日益取代了農業體力勞動成為全球經濟增長的最大驅動力,人類移居外星球是科幻作品最為流行的橋段之一,目前人類已進行了230多次太陽系探測,據已掌握的訊息來看,整個太陽系的8大行星、5顆矮行星、165顆衛星當中,若人類想衝出地球,基本只能先從火星和金星兩個鄰居開始,因為只有這兩個星球與地球同處太陽系內的宜居帶內,同屬於岩質行星,擁有孕育生命的可能性。

通過航天探索發現,太陽系內的金星生存環境對人類而言可謂惡劣,其氣壓是地球的92倍,空氣中幾乎全是二氧化碳,且佈滿了稀硫酸雲,地表温度常年保持在460攝氏度,比較而言,火星的生存條件則相對「優越」不少,幾乎是人類航天探索下一站唯一的選擇。亦因於此,火星對於人類,有着特殊的吸引力。

探測火星還有助於人類更深層次認識地球和太陽系的形成和演化,預測地球的未來變化趨勢,促進對地球生命乃至太陽系起源和演化的研究,有助於人類了解自身在宇宙中的地位和最終命運。

中國方面已明確表示,計劃在2028年之前向火星發射第二個登陸器,並最終從火星帶回樣本,而這實際上也是美國國家航空航天局(NASA)和歐洲航天局(ESA)已在進行的一項複雜工作,他們希望「毅力號」收集的土壤和岩石能在2031年被帶回地球。

顯然,探火之爭已不僅僅是一場潛在的競賽。

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