從月球取樣到火星取樣 中國深空探索迎接更大挑戰(zhàn)

　　在嫦娥六號實現(xiàn)人類首次月球背面取樣壯舉后，中國勇于挑戰(zhàn)深空探測更艱巨的任務(wù)：從更遙遠的火星采回樣品，探尋紅色星球上是否存在生命這一重大科學(xué)問題。

9月5日，這是第二屆深空探測（天都）國際會議開幕式現(xiàn)場。新華社發(fā)（施亞磊 攝）

　　近日，在安徽省黃山市舉辦的第二屆深空探測（天都）國際會議中，主題報告《天問三號火星取樣返回任務(wù)》的現(xiàn)場座無虛席，天問三號任務(wù)總設(shè)計師劉繼忠同百余中外同行一起探討這項任務(wù)的最新進展。

　　“這是極具技術(shù)挑戰(zhàn)性、探索性的空間探索任務(wù)，人類至今尚未實現(xiàn)過。”劉繼忠在會后接受新華社記者采訪時說。

　　20世紀(jì)60年代，人類開始火星探索。迄今為止全世界開展了40多次火星探測任務(wù)，實現(xiàn)了對火星的飛掠、環(huán)繞、著陸和巡視探測。2021年，天問一號成功落火，這是中國首次實現(xiàn)地外行星著陸，成為全球第二個成功著陸火星的國家。

　　但火星取樣返回地球，依然是人類待突破的難題，中國天問三號任務(wù)正聚焦于此。

　　地月距離約38萬公里，而地球與火星的平均距離約4億公里。“火星比月球距離遠得多，環(huán)境也更加復(fù)雜。”劉繼忠介紹，受限于目前火箭的運載能力，原先通過一次發(fā)射實現(xiàn)月球取樣，但在火星取樣任務(wù)則需要兩次發(fā)射。中國計劃2028年在海南文昌用40天左右的時間，使用兩枚長征五號運載火箭，分兩次發(fā)射天問三號的軌道器、返回器組合體和著陸器、上升器組合體。

　　然而，從火星取樣返回的難點不僅是發(fā)射，整個任務(wù)過程非常復(fù)雜，包括13個階段，采取就位和遙感等探測方式。“在技術(shù)上要突破火星表面采樣、起飛上升、環(huán)繞火星交匯、行星保護等關(guān)鍵技術(shù)，為未來火星持續(xù)探測和應(yīng)用打下前期的技術(shù)儲備。”劉繼忠說。

　　生命痕跡探尋被列為天問三號任務(wù)的第一科學(xué)目標(biāo)。劉繼忠說，太陽系內(nèi)火星環(huán)境和地球最相近，火星上是否存在或曾經(jīng)存在過生命是國際重大科學(xué)熱點問題。其他的科學(xué)主題還包括火星氣候及其演變、火星地質(zhì)及內(nèi)部過程。

這是天問三號任務(wù)過程示意圖。新華社發(fā)（深空探測實驗室供圖）

　　天問三號一次任務(wù)所采集的樣品有限，因此對于在哪里采樣整個研發(fā)團隊開展了大量研究，盡量尋找有可能富集生命痕跡信息的候選點。經(jīng)過充分論證，在克律塞平原和烏托邦平原初步選定了候選著陸點。劉繼忠表示，將開展基于生命痕跡全鏈條要素的火星樣品研究和數(shù)據(jù)研究，保證樣品拿得回、科學(xué)有發(fā)現(xiàn)。

　　對于火星取樣，天問三號團隊設(shè)計了多點表面取樣、定點深度鉆取取樣和飛行器采樣三種方式，盡可能達到采樣的多樣性。“比如火星表面取樣，我們將通過機械手實現(xiàn)更大的采樣范圍；而鉆取將采取不同深度不同位置的樣品；我們還專門研制了一個飛行器，可以在更遠的范圍采集樣品。”劉繼忠說。

　　外空探索與發(fā)現(xiàn)是全人類共同的事業(yè)和科學(xué)研究，中國火星取樣返回任務(wù)在火星環(huán)境保護、國際合作等方面也作出了自己的承諾。劉繼忠說，天問三號任務(wù)將切實履行國際公約，開展前向和返向行星防護，確保不污染火星、不污染地球以及樣品的原始性。

　　在任務(wù)設(shè)計中，污染的預(yù)防監(jiān)測被視為非常重要的一環(huán)，避免著陸器發(fā)動機的羽流、取樣以及裝樣設(shè)備等有可能造成的污染。科研人員還研究了在高溫、輻射等條件下，對樣品中潛在生物痕跡的影響。“我們還將建設(shè)火星樣品實驗室，也叫行星保護實驗室，對樣品更好地開展研究。”劉繼忠說。

　　此外，天問三號任務(wù)將開展國際合作，搭載中外科學(xué)家共同研制的科學(xué)載荷，中國還將與全世界科學(xué)家聯(lián)合開展火星樣品和數(shù)據(jù)合作共享研究。在一個更為長遠的設(shè)想中，中國將聯(lián)合各國或科研機構(gòu)開展火星科研站的使命與任務(wù)定義、需求分析、概念研究、實施方案設(shè)計，以及關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等，共建火星家園。

　　從“嫦娥探月”到“天問探火”，中國在深空領(lǐng)域的探索是一場接力賽。

　　“中國深空探測從月球到火星一步一個臺階，前期已經(jīng)打下了非常好的基礎(chǔ)。未來人類登上火星將是必然趨勢。”劉繼忠說。

　　中國深空探測重大專項總設(shè)計師吳艷華也表示，中國倡議建設(shè)的國際月球科研站以及即將開展的載人登月等一系列任務(wù)和規(guī)劃也為更遠未來的載人登陸火星奠定基礎(chǔ)。