網(wǎng)易火星知識官介紹：姜景山，中國工程院院士、國防科工局深空探測重大項目實施方案論證專家委員會成員，他也是中國載人航天工程、探月工程的主要推動者、組織者和領(lǐng)導(dǎo)者之一。中國微波遙感的主要開創(chuàng)者。
火星上究竟有沒有生命的跡象？火星上的生態(tài)環(huán)境是什么樣的？火星是否有可能成為人類在浩瀚宇宙中開辟定居的一個新大陸、新家園？
自從 60 多年前人類向火星發(fā)射第一枚探測器以來，人們對于這顆類地星充滿好奇。人類迄今已進(jìn)行了 44 次火星探測，但，對于這顆星球所知卻仍然十分有限。
這一次，中國歷史上第一枚火星探測器 “天問一號”即將于 7 月 23 日在海南文昌升空，中國人通過自己的科技行動，試圖直接去揭開火星的秘密。
到現(xiàn)在為止，前蘇聯(lián)、美國、歐盟、日本都先后實施了火星探測器的發(fā)射，印度也成功發(fā)射了探測器。
“我們中國人這是第一次去火星，必須要有一個跳躍式的前進(jìn)，直接就蹦到國際火星探測的第一方陣。”中國工程院院士、國防科工局深空探測重大項目實施方案論證專家委員會成員姜景山對網(wǎng)易科技記者說，中國在火星探測上比起前蘇聯(lián)、美國晚了幾十年，這一次的行動，必須要有自己的創(chuàng)新亮點。而這個亮點就是，中國不再像探月那樣三步走：繞月、著陸、巡視，而是一上來就三步并作一步，繞火星、著陸和星面巡視均列為一次實施任務(wù)目標(biāo)。
姜景山院士是中國航天科技領(lǐng)域的資深科學(xué)家，曾任中國探月工程首期副總設(shè)計師，也是中國載人航天應(yīng)用工程的組織者和領(lǐng)導(dǎo)者之一。這一次火星探測，他所在的中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心承擔(dān)了科學(xué)目標(biāo)和有效載荷配置研究任務(wù)。
據(jù)姜景山告訴記者，中國推進(jìn)探月計劃的同時，在 2012 年前，專家們就已經(jīng)在推動中國自己獨立的火星探測計劃立項，而這一次的軌道器、著陸器和火星車巡視三大目標(biāo)為一體的探測方案，也是一早就有的構(gòu)想。2016 年 1 月，這一計劃得到國家的正式批復(fù)。
火星距離地球至少 5500 萬公里，遠(yuǎn)大于地球和月亮之間的 38 萬公里?；鹦峭瑫r也在繞著太陽公轉(zhuǎn)，這意味著從地球走向火星，難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于探月。但親歷過載人航天和探月兩大工程的姜景山認(rèn)為，兩年一次的火星沖日（火星離地球的距離最近）是發(fā)射探測器的大好機會。目前這一個月是火星探測器的發(fā)射窗口，地球上發(fā)出的飛行器能夠用最短時間、最省燃料，快速到達(dá)火星，不能錯過。
這位老航天人承認(rèn)，去火星的過程難度大，需要克服重重困難，但是中國先期已經(jīng)進(jìn)行過充分的準(zhǔn)備和試驗，并不是在打一場無準(zhǔn)備之戰(zhàn)，“箭在弦上，不能不發(fā)”。他也期待著中國探測器能成功奔向遙遠(yuǎn)的火星。
1.“火星探測，中國已經(jīng)萬事俱備”
：我們的探測器第一次從地球飛往火星，大家比較關(guān)注，我們事先準(zhǔn)備得怎么樣，技術(shù)上有多大把握？
姜景山：飛往火星，中間要穿過三個重力場，一個是地球重力場，我們的飛行器要脫離地球軌道，然后進(jìn)入到太陽的重力場，再進(jìn)入火星的軌道，進(jìn)入火星重力場，被火星捕獲住。這個難度比飛到月球的難度大得多，因為月球本身就是處在地球重力場的范圍之內(nèi)，它是地球的衛(wèi)星。
美國和前蘇聯(lián)以前之所以失敗很多次，主要原因之一，就是因為飛行器在到達(dá)火星時沒有減速剎住車，沒有被火星軌道捕獲，失之交臂，擦肩而過，所以這個飛行速度需要克服。
在多少公里的距離之內(nèi)，以什么樣的剎車減速進(jìn)入火星軌道？入軌后，又怎么樣多次地變速下降接近火星? 進(jìn)入火星軌道后進(jìn)一步降速，降高度，用動力、氣動力方式降落到離火星面 100 米，進(jìn)行懸停、避障，尋找合適的落點。也就是說，諸如此類火星探測的很多關(guān)鍵技術(shù)實驗，我們都做了，都很成功，中國人做事比較踏實，也比較穩(wěn)妥。
：也就是說，我們中國的探測器這次在火星上降落，是要用到特制的降落傘？
姜景山：因為火星有大氣，在下降段的低端，用降落傘是好的選擇。至今，國際上降落火星曾用過兩種方式。一種是美國早先用的動力、氣動力方式降落火星，也是中國 “天問一號”要用的方式，其技術(shù)我們比較成熟。
另一種方式是氣囊方式，美國以前也用過，把探測器等設(shè)備用特制氣囊包住，降到一定過程，就把它落下去，當(dāng)它碰上火星地面，就會彈跳起來，連續(xù)彈跳一段距離后停住了，自己就把氣囊打開，然后就實現(xiàn)了跟火星的接觸。
我們已經(jīng)掌握了在外星上著陸的幾種技術(shù)。
：原來我們探月的時候，周期拉得很長，先繞月，然后才是著陸和月面巡視，但這一次去火星，是三步并作一步，把軌道繞飛和著陸、火星車星面巡視都合并到一起了，為什么這樣做？
姜景山：我們的火星探測起步較晚，中國必須有創(chuàng)新，大膽地把三步弄成一步。我們在探月上那么成功，我們已經(jīng)開始發(fā)射空間站了，航天技術(shù)條件都有了，為什么不一下蹦三步呢？載人航天的時候，中國的微波遙感，當(dāng)時和國際先進(jìn)水平相差 20 年，當(dāng)時我提出來（記者注：姜景山是中國微波遙感技術(shù)的主要開創(chuàng)者），中國的微波遙感發(fā)展要走 “跳躍式”方式，微波遙感的三個模態(tài)同時上。如果一次成功了，那就能進(jìn)入國際先進(jìn)行列。后來搭載神舟 4 號的 “多模態(tài)”成功了 , 開辟了中國航天微波遙感新紀(jì)元。
我認(rèn)為，這是一種有科學(xué)性的 “冒險”，不是盲目的冒險。我們現(xiàn)在火星探測三步并作一步走，也是立足于科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)上，都充分做了實驗。去年 11 月我們就大張旗鼓地公開邀請駐外使節(jié)到河北懷來基地去參觀。今年的疫情期間，我們通訊聯(lián)絡(luò)技術(shù)做了全網(wǎng)實驗，也成功了。
這個通訊涉及的是對飛行器的軌道控制。離地球這么遠(yuǎn)的距離，我們是從來沒有做過的，但這種操控能力我們現(xiàn)在有了。探月的時候，嫦娥二號在探月任務(wù)完成后，經(jīng)過地月拉格朗日點奔向深空，地面測控系統(tǒng)始終抓住目標(biāo)。我們已經(jīng)有過實戰(zhàn)經(jīng)驗。我們有一個大天線可以操縱控制它。在地面上，不光只是一個大天線，是天線陣，不僅在中國，其他的地方也有布局我們的地面天線。
我們都準(zhǔn)備好了。
2，這次火星探測，中國是完全自主的
：我們對火星上的環(huán)境了解么？怎么選擇著陸地點，怎么確保著陸的完整性？
姜景山：應(yīng)該講，月球沒那么復(fù)雜，對月面上的環(huán)境，我們事先基本知道。對火星，我們現(xiàn)在還不太了解，肯定和月球環(huán)境是不一樣的。我們在上面著陸，一個前提還是要基于美國和前蘇聯(lián)原來的火星探測信息，他們?nèi)ミ^以后，大概也掌握了火星的地貌狀況。另外，我們的飛行器在軌繞火星飛行的時候，包括降落的過程中，都是能夠?qū)崿F(xiàn)對火星地面的直接觀測的，在避障過程中，能直接看到下面有沒有坑、有沒有大石頭。我們的激光測高技術(shù)，在 100 米高度上，分辨率那么高，合適的降落點選擇沒有問題。我們設(shè)計好飛行器繞行的軌道，可以按照設(shè)計軌道降落下去，偏差很小。
：有個成語叫鞭長莫及，外行人會好奇，從地球到火星那么遙遠(yuǎn)的距離，那我們怎么對飛行器實現(xiàn)控制呢？
姜景山：我們在地面可以發(fā)出指令，操控飛行器的運行。在設(shè)計的時候，它就有相應(yīng)的程序輸入，只要接收到地面指令，它就能自己啟動自己的程序系統(tǒng)。我們只要先把這個程序都設(shè)定好、計算好。地面指令就是一個啟動指令，數(shù)據(jù)量很少，占帶寬很小。
我們在火星上面的信息數(shù)據(jù)采集，也是這樣。降到星面后，火星上的巡視器會把數(shù)據(jù)傳到火星著陸器，（再）轉(zhuǎn)發(fā)到軌道器，軌道器再傳到我們的地球上，重要的數(shù)據(jù)一定要當(dāng)時就傳回來，是慢速傳輸方式，占用帶寬可控制。
當(dāng)然，遠(yuǎn)距離會存在傳輸時差，大概是十幾分鐘左右。我們地面對探測器的操控，也是基于這個時差，這要求我們對軌道測控的計算必須很精確，時間上不能含糊。
：我們這一次發(fā)射火星探測器，有外部阻力和困擾么？
嘉賓：對我們的限制幾乎沒有，因為我們完全是獨立自主的，發(fā)射船是我們的，測控技術(shù)是我們獨立的，軌道誰也都管不了，是公用的，除非他們發(fā)一個東西把我們打下來，這會引起國際公憤，而且如果真的發(fā)生了，我們也有反制的方法。在這方面，大家都彼此彼此，他們不敢。所以現(xiàn)在不存在這個情況。
：您怎麼理解火星探測的獨立自主性？
姜景山：當(dāng)前環(huán)境下，中國必須獨立自主的發(fā)展火星探測領(lǐng)域，但我覺得火星探測必須全人類共同努力，必須進(jìn)行密切合作，一個國家是做不了的。當(dāng)然，我們也不能用當(dāng)下的眼光來看待這件事情。也許幾十年、幾百年以后，整個國際社會環(huán)境、國與國的關(guān)系又會不一樣，人類的思維也在不斷變化，人類作為命運共同體，尤其是往太空、外星上發(fā)展，都應(yīng)該相互支援。
3，火星探測第一目標(biāo)：找生命
：為什么我們國家要進(jìn)行火星探測？
姜景山：去火星，不是短時間提出的事，我們啟動月球探測的同時，眼光已經(jīng)放到火星上了。
我們中國的深空探測，第一步是月球，第二步就是火星。
火星是類地行星，它是有一點大氣層的，大氣密度是地球的百分之一。美國和前蘇聯(lián)探測照片顯示，火星地質(zhì)地貌跟地球很相似，也有山，也有類似河流。
再就是，這是離我們地球最近的行星。為什么沒有先考慮去金星、水星？因為它們離太陽很近，溫度很高，離地球距離也遠(yuǎn)。還有就是火星形成的過程和形成的時間，與地球比較接近，也是 40 多億年。當(dāng)然，金星、水星和其他太陽系的行星，小行星等也是未來的（探測）目標(biāo)之一。
我們?nèi)セ鹦?，目?biāo)比較多，但排在第一位的，就是大家都關(guān)心的問題：那上面有沒有生命，我們要進(jìn)行探測?；鹦沁^去有過生命沒有？是不是過去有過，后來由于某種原因消失了？生命存在的幾個條件，看起來那里都能找到痕跡。因為生命如果存在的話，總是要跟環(huán)境做交換的，那里也有一氧化碳、二氧化碳、甲烷。
其中很重要的一個是甲烷。甲烷是生命的排泄物，本就是生命制造出來的氣體，我們地球上就很多。發(fā)現(xiàn)甲烷，說明那邊確實有某種狀態(tài)的生命跟大氣交換。歐空局、還有美國方面，都聲稱是探到甲烷了，但是也有疑議。我們對甲烷的探測也相當(dāng)重視，我專門有隊伍也在做這個工作。這次到火星上去，本來也可以用微波遙感手段試驗在空氣中能不能探測到甲烷。
：微波遙感這么厲害嗎，能在高空當(dāng)中就探測到空氣中的成份？
姜景山：微波遙感就在軌道器上面探測火星大氣，大氣里的甲烷頻譜我們都已經(jīng)掌握了，因為地球上甲烷本來就比較多。在這個頻譜里，我們做一個遙感器，再加上和降落到火星的地面巡視器相互合作，能進(jìn)行綜合探測。此外，還有二氧化碳、氮，這是地球最基本的要素，如果那邊也比較多，那就跟地球一樣。所以我們到那兒去，對跟生命有關(guān)的這些要素、地質(zhì)環(huán)境，火星內(nèi)部狀況等方面，我們都要盡可能探測。
：探測火星上有沒有生命存在，有什么意義么？
姜景山：人類早晚在地球上住不下去，就得移民。最近的就是火星，這個想法我覺得是對的。當(dāng)然，也有不同的聲音，說我們又不是富得錢花不完，非得去探測火星？但是人類總得要有一個長遠(yuǎn)打算，不能現(xiàn)在花光、吃光就完了，除了科學(xué)研究外，我們必須為自己的子孫后代著想。我們應(yīng)該盡可能維護好地球家園，在這個前提下，我們也應(yīng)拿出很大的精力為子孫后代謀出路。
4.“如果這次著陸成功，那就是世界第一”
：從你們專家來講，心里有沒有底，說這次我們?nèi)セ鹦?，一定會有收獲？
姜景山：這次探火，基本的一個收獲，就是說中國人去了，至少是證明了這個。至于上去之后有些什么樣的發(fā)現(xiàn)，這些科學(xué)目標(biāo)，我們要知道哪些是必須保的，哪些是沒辦法保的。像生命探測這個事情，我們就不能作為一個必保項，因為存在很多的不確定性。
而必保項，最少我們上去后能夠探測火星的地質(zhì)、地貌、火星環(huán)境、火星次表層及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，至少我們的相機能把圖片傳回來。我們中科院國家空間科學(xué)中心，這次主要負(fù)責(zé)火星探測的科學(xué)目標(biāo)和有效載荷配置任務(wù)，我們的隊伍也上場了。這次探測器上有好幾個相機，可以在軌道上看，可以下到火星看。這個相機的分辨率要求很高，重量很輕（小、輕、高），1 克的重量就花很多很多的錢（有時候往往就因為這 1 克之差導(dǎo)致整個失?。?，一看就能看得很清楚。
：那在什么樣的程度上，可以說我們這次火星探測器的發(fā)射是成功的呢？
姜景山：要有一個基本的成功標(biāo)準(zhǔn)。我的基本成功標(biāo)準(zhǔn)是，只要探測器從火星軌道下去了，著陸了，就是最大的成功。如果沒有達(dá)到三步，不要說我們是部分成功，沒有必要。在深空探測論證委員會的專家會議上我也是發(fā)表的這個意見。我們要看到這一次三步合成一步的難度和先進(jìn)性，如果著陸成功了，那就是世界第一，不要說這三步都完成了才算成功。下去了，就是成功了。
實際上，在繞火星飛行的時候，我們的軌道器只要進(jìn)入科學(xué)的軌道，總能看到火星面貌，但是下去了會看到更細(xì)的東西，所以我希望能夠成功著陸。
5.“人類想移民火星，起碼得等上幾千年”
：現(xiàn)在世界上還沒有一個國家的探測器能夠從火星那邊返回地球，返回還實現(xiàn)不了，那人要過去，豈不是更困難？
姜景山：保守一點講，我覺得如果人要去火星的話，還得等十幾年。人去以后，還不能長時間停留在火星上，做少量的工作就得回來。不能在上面過夜。因為它的溫度太低，跟月球是一樣的，而且，要回來還要等到火星沖日，離地球最近的 “返回窗口”，否則一去一回的時間就很長了，路程可不是一年兩年。
：那現(xiàn)在大家講的所謂火星移民，豈不是要更長時間才能實現(xiàn)嗎？一萬年還是兩萬年后才可能實現(xiàn)？
姜景山：我想，至少還要等上幾千年。移民的前提是，人類從地球到火星上來回跑，走得已經(jīng)相當(dāng)成熟了，技術(shù)成熟了。移民就意味著，人到那兒就可以不用回來了，在那里創(chuàng)造人居條件，至少得把那邊的人類村建好了，大家可以批量過去，比如說至少一次去幾十人，那才叫做移民。
這里，很重要的問題是未來運載的速度。如果能在幾天內(nèi)到達(dá)火星，那就離移民近了。美國等國，已經(jīng)提出研制以新能源為動力的運載，其速度至少比現(xiàn)在的運載快幾個數(shù)量級。能用幾天時間去火星的運載的研究，我國著名的科學(xué)家、原中國工程院院長宋健院士在其專著中，早已提出過要研究一種速度接近光速的運載。這需要很長的時間，但我覺得現(xiàn)在至少應(yīng)盡快啟動研究。
：也有科學(xué)家提出改造火星居住環(huán)境，火星那么大，怎么樣能夠改造星球上的環(huán)境？這個環(huán)境是指大的環(huán)境，還是指微觀的環(huán)境？
姜景山：改造火星整體環(huán)境，供人居住，幾乎是不現(xiàn)實的，但我認(rèn)為，目前先進(jìn)行微觀環(huán)境的建設(shè)。因為下一步我們準(zhǔn)備要建一個月球站，月球沒有大氣，人在上面，必須有生命保障條件，得有氧氣?；鹦巧峡赡苡猩倭垦鯕?，至少可以從低密度的大氣里邊提取氧氣，從火星表層中提取水，這些成份的規(guī)模也許比月球大。條件成熟以后，在火星上也可以建火星站，供人類居住。
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