在不平凡的2020年,人类探索深空的脚步并没有停歇。就在刚刚,中国第一个火星探测卫星——“天问一号”在万众期待中如约升空了,这距离中国火星探测任务正式立项也才4年多的时间。那么,当我们讨论天问一号时,我们应该谈些什么呢?在这里,我将从历史意义、航天技术、科学目标等方面着手,带领大家更好地来了解这次天问一号的发射。
从科学角度,火星可以看做宇宙赐给地球的天然实验室。
科学研究表明,在大约40亿年前,火星的气候应该类似于地球,但最终因为某种原因变成了现在的模样。在那个时候,河流在火星上蜿蜒流淌,星罗棋布的湖泊嵌在火星表面,甚至有可能存在着海洋。这些研究意味着火星具备产生生命所必备的元素,或许,火星曾经也存在着生命?此外,与南极类似,火星上空也存在着一个巨大的臭氧空洞。探索火星臭氧空洞形成的原因,以及臭氧空洞对火星造成的后果,都对地球的未来有着重要参考意义。
火星是除了金星以外和地球最近的邻居。相比于金星表面近500摄氏度的高温,火星表面显然更适宜人类居住。显然,探索火星就是在寻找人类的第二个家园。无数的中外文学和影视作品,都曾幻想过人类在火星建立起殖民地的那一刻。大家所熟悉的《火星救援》,就描述了未来人类登陆火星摄人心魄的那一刻。
就像地球有着近日点和远日点一样,火星也有它的近地点和远地点。
每隔26个月,火星都会到达它的近地点,太阳、地球和火星位于同一条直线上,这时地球和火星之间的距离最短,这个天文现象被称作“火星冲”。在望远镜问世后,天文学家对于火星表面的观测大都来自于火星冲期间。进入二十世纪,随着人类航天技术的发展,人类已经不满足于透过望远镜看火星了。然而,无论是从难易程度亦或是经济角度去考虑,火星冲依然是火星探测活动最好的窗口。
天问一号是中国行星探测任务“天问”系列的首次任务,天问二字源于屈原的长篇《天问》,寄托了中华民族对自然的向往和不懈的追求。国家航天部门希望将通过天问一号实现火星环绕、着陆和巡视,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。
而在科学方面,科学家们希望能够借助天问一号的探测数据,对火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等课题进行深入的研究。
上世纪90年代以来,随着社会发展以及国家的重视,中国在载人航天、空间站、对月探测等方面取得了突破性的进展,可以说是仅次于美国和俄罗斯(继承了前苏联的遗产)的航天大国。
而这次天问一号的发射,则意味着中国将航天技术迈向一个新的领域——深空探测。在深空探测上,美国和前苏联在上世纪六十年代开始就着手准备了,并且在上世界六七十年代就取得了成功。随后,欧洲、日本和印度都开始发展自己的深空探测。其中,印度在2013年发射曼加里安号,成为目前唯一一个首次探测火星就大获成功的国家——虽然曼加里安号只是一个轨道器,并没有登陆火星。
然而,在深空探测这个领域上,中国还是一个初出茅庐的新手,我们面临着许多挑战。在广袤无垠的宇宙空间中的7个月旅程里,天问一号将受到宇宙中高能粒子带来的辐射、太阳风等离子体、电磁辐射等威胁,而在即将抵达火星之时,天问一号又会受到火星电离层、中性大气、表面辐射的考验。天问一号标志着中国深空探测的从0到1,这之后,我们还有很长的路要走。
天问一号正如《天问》的作者屈原在自己的另一篇名作《离骚》中说的那样,“乘骐骥以驰骋兮,来吾道夫先路!”