我们影响主流
您现在的位置:首页 > 正文

三国齐齐赴火星, 天上事启迪人间事!

日期:2020-07-29 【 来源 : 万博体育网址周刊 】 阅读数:0
阅读提示:今年以来,阿联酋、中国、美国的火星探测器相继升空,这三项任务,不仅是各自国家火星探测计划的里程碑,对于全人类的太空探索也意义重大。如果全人类能够合作,若能在火星上发现生命存在的依据,则有望为星际移民提供依据。
主笔|姜浩峰


  在美国要求中国关闭驻休斯敦总领事馆,以及中方反制——要求美国关闭驻成都总领事馆之际,美国国家航空航天局(NASA)向中国发来祝贺。7月24日,NASA科学任务理事会副局长托马斯·祖布肯(Thomas Zurbuchen)对外宣称:“祝贺中国‘天问一号’团队成功发射首次火星探测任务。全球科学界期待这次任务能为人类了解这个红色星球提供数据,带来贡献!”从祖布肯的言辞中,无疑看出了人类世界美好与希望的一面。

  火星因表面有大量氧化铁,而呈现红色,也被航天领域人士昵称为红色星球。在美国与苏联冷战的年代,航天竞争成为冷战“高边疆战略”争夺的要地。其中一大争夺项目,就包括美苏谁能率先接近、登陆红色星球。如今,美国国内一些反华力量在叫嚣中美可能的所谓冷战已开之际,起码,从来自祖布肯的祝贺,可以看出另一种可能性——美苏冷战结束之后,美俄在航天领域有过一些合作,也有许多竞争。中、美、俄以及欧洲、日本等国,在过去二十多年中,同样面临合作与竞争。中国人民大学国际关系学院国际政治系教授李巍谈如何构筑中美新型关系时强调——“未来中美关系一个基本的形态,就是承认竞争的事实,在竞争当中不断拓展我们合作的空间,形成一种良性竞争加深入合作的状态。”


三国齐“探火”,巧合还是必然?



  在中国长征五号遥四运载火箭将“天问一号”火星探测器送入预定轨道之前,阿联酋“希望号”火星探测器已于阿联酋时间7月20日凌晨 1 时 58 分(北京时间 7月20日凌晨5时58分)在日本种子岛发射升空。搭载“希望号”的是日本三菱公司的H-IIA运载火箭。继阿联酋、中国之后,美国也将在7月末发射“毅力号”火星车。

  在NASA将同位素热电池装入这款核动力、配备“机灵号”无人直升机的新一代火星车之际,NASA局长吉姆·布莱登斯汀(Jim Bridenstine)也发表了一番讲话。比之祖布肯看似单纯祝贺中国“天问一号”的话来,布莱登斯汀之言显得颇为耐人寻味。布莱登斯汀说:“随着中国将加入火星国际科学探索者的队伍,美国、欧洲、俄罗斯、印度以及即将到来的阿联酋,将欢迎你们来到火星,开启激动人心的科学发现之年。祝‘天问一号’一路顺利!”

  布莱登斯汀的言下之意,美国、欧洲、俄罗斯和印度都是人类探测火星的先行者,而阿联酋也领先中国一个身位。

  作为目前世界上唯一的超级大国,也是人类航天领域的先行者之一,美国确实实力雄厚。亦是最早在诸如火星探测这样的深空探索领域发力并有所成就的大国。早在20世纪60年代,美国就率先将火星探测器发射到火星轨道——1965年7月14日,“水手4号”在火星表面9800千米上空掠过火星,向地球发回了21张照片,开启了人类首度成功的“探火”之旅。至今为止,美国仍是人类世界最成功的火星探索者。中国在这方面是后来者、学习者。

  俄罗斯早在苏联时期,从1960年开始向火星发射探测器。尽管失败的次数较多——从20世纪60年代到90年代,苏联经历了十余次“探火”失败,但起码1971年11月到1972年3月,苏联“火星2号”在火星轨道传回了照片。行星物理学博士、中国天文学会会员鲁暘筱懿则认为,2002年,俄罗斯科学家研究出火星奥林匹斯山上有大量冰,以及火星南极藏有1000万平方公里的冰面,是一大成果。中国也曾让试验性的火星探测器“萤火一号”搭载俄罗斯火箭升空,可惜失败。总体说来,中俄在航天领域,目前仍有一些探索合作的项目。

  提及“探火”合作,欧洲航天局的“火星快车”,是2003年6月2日,由俄罗斯“联盟-FG”号运载火箭在哈萨克斯坦拜科努尔卫星发射场发射升空。

  而印度的“曼加里安号”仅重1.35吨,比起中国重达5吨的“天问一号”来,显然是个“小家伙”。且“曼加里安号”只是绕火星飞行,这一点,与如今借助日本火箭发射升空的阿联酋“希望号”有些类似。

  中国则将有可能成为继美国之后,第二家真正的火星登陆者。若能成功,它将是全球首个同时完成火星环绕、着陆和巡视探测三大任务的火星探测器。登陆火星,确实难度很大。目前,美国、俄罗斯、欧盟都进行过火星着陆,但只有美国完全成功过。近些年来的火星登陆失败案例——譬如计划于2016年10月19日登陆火星的斯基亚帕雷利EDM登陆器。这一欧洲空间局(ESA)与俄罗斯联邦太空总署(Roscosmos)合作项目,由于登陆器与火星高速碰撞,导致任务失败。

  由此可见,国情不同,各国发射火星探测器的手段也不尽相同——或借助有发射力量的国度过一把火星探测瘾;或考虑自身综合国力先发个“小家伙”。这些都只是希望将探测器发射到火星轨道。

  如果自身综合国力够强大,则就会想方设法让一次次“探火”之旅变得更完美,甚至通过一次发射实现火星环绕、着陆并开展火星表面地理探测,收集数据。然而,无论如何,阿联酋、中国、美国选择在2020年7月发射火星探测器,仍是基于发射窗口的考虑。

  与火星相比,地球距离太阳更近,环绕太阳一周需要约365天,火星则需要约687天。公转周期的差别导致地球和火星之间距离时刻处于变化中,从5500万千米到4亿千米不等。从地球视角来看,二者每约780天才有一次“近”距离遥遥相会。

  因此,火星探测器的发射时间要求很苛刻,必须在每次地球和火星“会合”之前几个月、火星相对于太阳的位置领先于地球特定角度的时候出发,瞄准6-11个月之后火星的位置进行发射。在此期间,地球和火星处于适合展开太空任务的理想位置,从地球上发射火星探测器可以缩短抵达火星耗时,节省燃料,从而降低火星探测成本。

  换言之,但凡近两年有火星探测计划的国家,就会希望赶上2020年7月这一趟发射窗口。特别是从7月23日开始,地球和火星的距离将缩短到1亿千米以内。说得直白一点,选择在此期间发射火星探测器,将更省钱。布莱登斯汀就曾表示,如果“毅力号”火星车错过今年七八月的发射窗口期,将付出至少5亿美元的损失。

  当然,阿联酋、中国、美国的火星探测器都在7月下旬发射,也有些巧合的因素。譬如借助日本火箭发射的阿联酋“希望号”,原本计划7月15日发射,后推迟到7月17日,再又推迟到7月20日发射。而美国的“毅力号”火星车最初预定的发射日期是7月20日,之后曾推迟到7月22日。最终又推迟到7月末。倒是中国的“天问一号”是在预定的7月23日发射成功,一点儿也没有拖延。


“探火”技术,大国之力



  苏联时期,火星探测成功的案例并不多,在苏联解体之后,俄罗斯仍需要尽可能多地聚拢苏联遗产,才有可能完成火星探测。譬如发射火箭,就得借助哈萨克斯坦拜科努尔发射场。

  对于美国来说,“探火”之途,也是对其国力的一种测试。特别是诸如2011年将“好奇号”发射,并于2012年着陆火星后,如何长时间驱动这辆约900千克的大型火星车,成为各国太空探索爱好者担心的问题。然而,在一度停摆之后,“好奇号”竟然起死回生,且原本设计寿命2年的探测任务被无限期延长。那时候的美国,尽管经历了金融危机,但通过火星探测领域的成功,在世人眼里,还是有着“化腐朽为神奇”的范儿的。同时,当时的美国在火箭发射次数上,自苏联解体以后长期领先世界。在国际空间站领域也是全球独一份。还保留了人类登月纪录。

  中国的情况与美国不同。从1970年发射中国第一颗人造地球卫星,到20世纪90年代能发射长征系列火箭,再到2003年实现载人航天,如今探月工程稳步推进——中国航天,一路追赶着世界先进水平。与此同时,中国的综合国力也在增长。如今“探火”之旅开启之际,中国自2018年开始,在火箭发射次数上超过美国——2018年长征系列火箭的39次发射任务全部取得成功。从质量上来看,100%的成功率无可置疑;而从数量上来看,长征系列火箭在当年度的39次发射已经超越了美国的34 次,这也是中国航天事业首度能够对美国实现数量优势。2019年延续了2018年的态势。据统计,2019年全球共进行的102次航天发射中,中国34次、俄罗斯25次(含欧洲航天局“联盟号”在库鲁的3次发射)、美国21次、欧洲6次(不含“联盟号”在库鲁的3次发射)、印度6次、新西兰6次、伊朗2次(不包含射前爆炸的发射)、日本2次。2020年以来,中美在火箭发射次数上目前难分伯仲。

  火箭发射次数之多,包括中国能通过大推力的长征五号遥四运载火箭将“天问一号”发射升空,当然显示了自身的实力。但要知道,要完成“天问一号”的诸多任务,是殊为不易的。无论火星地质勘测、用雷达“透视”几千米深的地层,以及采集岩石土壤等样本,绘制火星地质结构图,探测火星磁场,甚至解开火星磁场的演变历史,绝非只拥有大推力火箭即可——这考验的是综合国力。

  7月23日发射“天问一号”之后,中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰说:“技术突破使我国真正进入深空。”而这样的突破期能加速到来,按照刘彤杰在中国首次火星探测任务新闻发布会上所说则是——来自新型举国体制的优势。

  “天问一号”火星探测器的两台有效载荷是来自中国科学院上海技术物理研究所的成果;中国航天科技集团有限公司第八研究院承担长征五号助推器以及火星环绕器的总体设计与研制工作……,目前的中国航天,在改变传统举国体制以行政配置资源为主的单一模式,让市场在资源配置中起决定性作用的同时,保留了集中力量办大事、加强各种力量的统筹协调的能力,以期能达到实现自主创新、协同创新、开放创新的有机互动。

  《万博体育网址周刊》记者还了解到,除了在中国内地的各省市有企业、科研院所参与“探火”项目以外,香港地区、澳门地区同样有机构参与了中国的火星探测之旅。

  香港理工大学与中国空间技术研究院合作研发的火星相机,将设于着陆器外面顶部,用于监视降落火星后巡视器的操作状态,包括太阳翼的打开、火星周遭环境,以及巡视器本身的走动情况。香港理工大学工业及系统工程学系讲座教授兼副系主任容启亮披露,早在2013年“嫦娥三号”升空时,其团队研发的“相机指向系统”首次获国家采用,是第一个由香港地区制造及开发、获国家采用参与探月计划的科学仪器。“如今,理大的‘相机指向系统’运用到国家的火星探测任务,证明香港科研具备世界级的创造力,大大提升理大和香港在全国和国际科技界的声誉和形象。” 容启亮说。

  澳门同样对“天问一号”探月做出贡献。澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室祝梦华副教授2019年7月在《自然》杂志在线发表论文《重建月球后期吸积历史》,该研究在月球演化历史领域取得重大突破,研究成果为“嫦娥四号”的科学资料分析以及后续的月球、火星探测任务提供新的科学支撑。此后,澳科大获准负责火星环绕器工程测量分系统可分离遥测探头研制生产、数据处理及分析工作。

  在“天问一号”发射升空后,中国的大国之力,又通过VLBI测轨分系统得以体现。俗称“大眼睛”的VLBI测轨分系统,由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站,以及位于上海天文台的VLBI数据处理中心组成,分辨率相当于一台口径为3000多公里的巨型虚拟射电望远镜。这一系统,在中国探月工程“嫦娥”本月之旅中已付诸实践,然而,与“嫦娥”们相比,“天问一号”走的路要远得多。月球距离地球只有38万公里,而火星距离地球最远的时候有4亿公里。距离越远,对观测的精度要求也就越高。“如果VLBI系统测量月球误差是几十米,那么测量火星的误差就要放大到几十公里。”上海天文台研究员刘庆会如此说。如果没有此前经验上的积累,以及中国地域之大,是无法靠单一国家达成类似美国“好奇号”或者中国“天问一号”这般登陆火星之旅的。“天问一号”发射之际,中国的“远望号”船队布阵太平洋不同海域,圆满完成火箭和环绕器海上测控任务。


未来之路,唯有国际合作



  与美、中等国相比,阿联酋作为阿拉伯世界第一个想实现火星探测梦的国度,显然只能依靠国际合作之路——在依靠日本火箭发射的同时,阿联酋“希望号”的技术基本来自美国——在该国火星任务初期,阿联酋便与3个美国大学以及多个科学团队合作,其中的NASA火星大气研究团队从2014年便开始研究火星大气和气候。2016年6月12日,阿联酋更是与NASA达成火星探测合作的实施协议,此后,两国建立了一个联合指导小组,共同探讨探索火星潜在项目。此前号称成功将“曼加里安号”发射到火星轨道的印度,其探测器的技术亦来源于美国,测控技术同样来源于美国。

  由此可见,“探火”领域的独立“玩家”,屈指可数。

  “整个地球都在为宇宙探索而振奋,探索宇宙是一个让全人类联合在一起的绝佳机会,因为太空探索本身是非常耗时和耗费经费的,仅靠一个国家的一己之力,不可能实现全人类的目标。” 国际宇航联合会(IAF) 费辛格博士(Christian Feichtinger)在中国成功发射“天问一号”后说。

  在费辛格看来,中国是国际宇航联合会中非常重要的成员和活跃的主体,中国已经完成了人类历史上的首次登陆月背,拉近了地球和月球的关系,火星的探索计划将会有更多发现。他对中国的“天问一号”能够实现火星“绕、落、巡”三合一充满期待。

  尽管来自航天第一强国美国,且其太空探索公司(SpaceX)已成为商业航天的一大标杆,可SpaceX创始人马斯克(Elon Musk)同样对中国“天问一号”充满期待。在“天问一号”发射后,马斯克不忘在微博为“天问一号”点赞,且送上一句“非常振奋人心”。

  马斯克的梦想是“自己未来死在火星上”。他曾表示,2050年要移民100万到火星,需要一年建造100艘星际飞船,10年就是1000艘,最终可达到每年100兆吨或者10万人的运力。

  美苏冷战结束后的1993年初,NASA和俄罗斯方面在莫斯科签署了两项有关载人空间飞行和火星探测的合作意向书。协议详细拟定了俄罗斯宇航员搭乘美航天飞机、美国宇航员搭载俄“和平”号空间站,以及航天飞机与“和平”号空间站合并对接的飞行任务。航天专家殷前根回忆,该协议曾几度延长。

  如今,俄罗斯和美国无论在政府层面还是在商业公司层面,仍有不少宇航项目合作。譬如2017年9月,美俄签署协议,将共建月球轨道空间站。该协议的远期目标是实现将人类送上火星。商业领域,俄罗斯“能源”火箭航天公司今年6月25日宣布,该公司和马斯克的太空探索公司签署了协议,2023年将送两名游客前往国际空间站。

  从世界顶尖科学家协会(WLA)联合央视新闻共同推出“太空论坛系列”传出的声音是——今年以来,阿联酋、中国、美国的火星探测器相继升空,这三项任务,不仅是各自国家火星探测计划的里程碑,对于全人类的太空探索也意义重大。如果全人类能够合作,若能在火星上发现生命存在的依据,则有望为星际移民提供依据。

  “人类探测火星60年,44次探索任务中,只有20余次完全或者部分实现了目标。胜率不到一半,这是一个高风险,却是代表着人类最美丽最绚烂航天梦想的存在。” 太空论坛系列传出的此等声音,其实也在启迪地球上生活的人类——我们的共同利益一定大于分歧。努力吧,地球人!

编辑推荐
精彩图文
俱乐部专区 / CLUB EVENT