“天問”升空:遠赴火星,近觀地球
2020年07月23日15:27

  原標題:“天問”升空:遠赴火星,近觀地球

  ▲“天問一號”成功發射,邁出我國行星探測第一步。 新京報“我們視頻”出品

  “遂古之初,誰傳道之?上下未形,何由考之?”兩千多年前,屈原一首《天問》 抒發了古人對宇宙萬物的好奇和追問。

  兩千多年後,我國“天問一號”的升空,則為這份“問卷”標註了當代科學的一種回答。

  7月23日12時41分,我國首個火星探測器“天問一號”由長征五號運載火箭在海南文昌航天發射場成功發射。升空後,它將經曆7個月左右的長途跋涉,於2021年2月左右抵達火星,進而變軌進入停泊軌道,4月擇機登陸。

  “天問一號”一次完成三重挑戰

  此前的7月20日,阿聯酋首個火星探測器“希望號”搭乘日本火箭發射升空。除了我國的“天問一號”之外,美國“毅力”號火星車也蓄勢待發,於本月底發射。

  各國火星探測器“紮堆”發射,主要原因就在於此時上車“又快捷又便宜”,打個簡單的比方,火星、地球都繞著大陽轉,就類似於兩個人繞著操場跑圈,一個人要把沙包丟給另一個人,為了增加成功率以及省點力氣,就需要選擇合適的方向、距離扔過去。

  火星和地球的會合週期約為26.3個月,也就是每兩年,我們便可以與火星近距離“擦身而過”。這期間,太陽、地球和火星基本在一條直線上,地球和火星相對距離最近,發射探測器的成本最經濟,這就是所謂的“窗口期”。2020年的火星窗口從7月中旬到8月中旬,一旦錯過就需要再等兩年多。

  當然,要把“天問一號”送到火星上,可不像“丟沙包”那麼容易。理論上火星和地球最近大約為5500萬公里。雖然我們已經算準了最近距離,但探測器實際的路程遠大於5500萬公里。探測器會被送入一個軌道,通過多次變軌,依靠拋物線的軌道逐漸靠近火星,最後被火星的引力捕捉,這種飛行軌道被稱作“霍曼轉移軌道”。

  此番,“天問一號”要一次性實現對火星的“環繞”“著陸”“巡視探測”三大任務,這在世界航天史上是絕無僅有的。我國這次“一步到位”,非常有魄力。

  ▲動解中國首次火星探測之路:3種目標,4大挑戰。 新京報“動新聞”出品

  我國火星探測的基礎,是此前成功四次的探月工程。嫦娥一號環繞月球,嫦娥二號不僅環月還探測了小行星,嫦娥三號實現了月球正面登陸和月球車行駛,嫦娥四號更實現了人類曆史上航天器第一次登陸月球背面——所有這些都給“天問一號”火星探測任務奠定了堅實的基礎。

  認識自己的“孿生兄弟”,才能更深入理解地球

  早在1960年,蘇聯便開始往火星派出探測器,但以失敗告終。至今,人類已經實施火星探測活動達40多次,但成功率不到50%。可以說,除月球之外,火星是最受關注的天體,也是探測難度很大的一個天體。

  高難度並沒有阻止各國的探測熱情。這種熱情不只源於浪漫的“移民火星夢想”,更源於對地球本身的“居安思危”。

  火星時常被看作是地球在太陽系中的“孿生兄弟”。火星不僅與地球一天的時間類似,也同樣是四季分明,有高山、有峽穀,還可以劃分出熱帶、溫帶、寒帶。自從2003年“機遇”號和“勇氣”號登陸火星以來,我們逐漸清楚火星過去不僅有水,而且有大片河流、湖泊、海洋。未知的原因使得火星變成一片荒蕪。

  看起來,火星就彷彿是一個“垂垂老矣”的地球。

  因此,探測火星不只是為人類尋找移居目標,更可以借此瞭解地球的演化曆史,為保護地球的氣候條件、維持人類社會可持續發展,提供科學支撐。

  人類的生存並不僅僅取決於衣食住行、油鹽醬醋,更取決於陽光、空氣、天空、海洋。我們作為具有高等智慧的物種,必須有所準備,必須居安思危。這就需要不斷提升我們的技術和能力,開展深空探測,不斷挖掘宇宙深處的秘密。

  人類的知識和技能一代代相傳,讓下一代在我們這一代基礎上走得更高、更遠,讓他們勇於去探索未知,勇於擴展人類的生存空間,他們就可以比我們生活得更好,更長遠、更安全。

  □鄭永春(中科院國家天文台研究員、中國科普作家協會副理事長)

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