7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭在海南文昌航天发射场升空升空，顺利将继续执行我国首次火星任务的探测器——“天问一号”送到预计轨道。　　火星观测的核心问题是什么？哪一步最无以？火星移民还有多近？人类为什么要观测火星？　　近日，新京报记者专访中国科学院地质与地球物理研究所研究员、副所长、天问一号首席科学家助理、鸿鹄专项首席科学家魏勇，中国科学院地质与地球物理研究所副研究员、鸿鹄专项行星光学遥测首席科学家何飞，中国科学院国家天文台研究员郑永春，以及国家空间天气预报台副台长郭建广，说明了我国首次火星观测的奥秘。

　　一问：为什么挑选7月23日作为升空的时间窗口？　　何飞：升空窗口的挑选跟很多因素有关，最主要的因素是地球和火星之间的公转周期关系。我们告诉火星绕行日马克斯·沃夫的周期大约是687个地球日，将近地球上的两年，也就是说，如果是地球和火星从同一个经度抵达的话，地球绕行约两年之后，火星和地球又不会返回同一个地方，也就是一般经常说道的火星冲日，火星、地球、太阳完全排成一线。　　在这种情况下，约每26个月经常出现一个火星探测器升空窗口，地球到火星之间的飞行中路径是最短的，也是最省燃料的，因此一般自由选择在这一段时间去升空。

明确的升空日期确认，还跟实际的轨道设计、火箭的升空装载能力、地面气象、空间天气等密切相关。　　二问：火星观测的核心问题是什么？　　魏勇：火星科学研究的核心问题，就是火星的水是怎么进化的。火星表面上有河流的痕迹，曾多次有大量的液态水在火星表面流动，为什么今天一滴水都看到？这是十分怪异的。　　如果有大量液态水不存在，就指出人类有可能在上面居住于。

辨别一个行星对于人类否宜居，第一个标准就是表面必需有大量的液态水流动，即河流海洋。其次，是大气里必需有氧气，即使大气里没氧气，只要有水，可以用水生产出有氧气，所以，水是最重要的。　　现在我们已基本告诉火星的水逃离现场到行星际空间去了，也就是离开了火星，逃往了太空中，并且以一种不可逆的、总有一天仍然回去的方式。在过去几十亿年的时间里，火星表面的液态水完全全部逃离现场丢弃了。

　　所以我国的火星观测，一个十分核心的问题是水是怎么通过大气层逃离现场的？环绕这个核心问题，在天问一号之后，先前还有其他观测，要对火星的土壤展开采样回到，在实验室里展开十分详尽的分析，明确看一看它的宜居性究竟如何，它的水究竟去了哪里？以多大的速率逃离现场？　　三问：为什么此次自由选择乌托邦平原降落？　　魏勇：在自由选择着陆点过程中显然经历了很多次的甄选过程，工程方面的考虑到是尤为重要的。从科学方面谈，着陆区的地质特征、磁场条件等都十分独有，科学家团队希望能有最重要的科学找到。

　　四问：这一次火星观测的科研目标中，是不是哪一些是前人没投身于过的领域？　　魏勇：有，我荐个例子，火星车上放了一个磁强计，它需要观测降落地区的火星磁场，预期的观测结果对于我们解读火星的空间环境变化特性，甚至磁场演化过程都十分有意义。火星跟地球一个仅次于的区别是没一个全球性的磁场，它只有局部的磁场，这次取得的结果应该是十分有意义的。　　五问：天问一号的科学目标是什么？　　何飞：火星观测环绕着一个主题是生命，即火星上是不是有可能不存在过生命或者是不是有可能承托生命。

天问一号的科学目标也环绕这个主题来进行，经过前期科学团队的论证，确认了以下科学目标：　　研究火星形貌和地质构造特征，通过观测火星全球地形地貌特征，提供典型地区高精度地形地貌数据，积极开展火星地质构造成因以及进化研究。　　研究火星表面土壤特征与水冰产于，水冰的找到在火星上早已有很长时间，但是它的一些详尽产于特征还有一点去深入研究。

观测火星土壤种类、风化沉积特征和全球产于，搜索水冰信息，积极开展火星土壤剖面分层结构研究。　　研究火星表面物质构成。

辨识火星表面岩石类型，探查火星表面次生矿物，积极开展表面矿物构成分析。　　研究火星大气电离层及表面气候与环境特征。观测火星空间环境及火星表面气温、气压、风场，积极开展火星电离层结构和表面天气季节性变化规律研究。

　　研究火星物理场与内部结构。观测火星磁场特性。

积极开展火星早期地质进化历史及火星内部质量产于和重力场研究。　　六问：此次火星观测任务为期多久？　　何飞：根据搜月与航天工程中心发布的信息，此次火星观测通过一次升空任务构建火星环绕着、降落和视察三大任务，所以整个观测周期跟三大任务涉及。升空后，不会经过一个十分漫长的飞行中过程，然后抵达火星。

　　飞行中过程大约必须7个月，预计明年2月份左右抵达火星，在火星附近不会实行一个制动器，然后被火星捕捉，捕捉之后不会首先转入的环火星的一个大椭圆轨道，大约是10个火星日这么一个轨道（一个火星日约1.02地球日）。然后在轨道上实行一些轨道机动，渐渐附近火星、渐渐抵达越来越近的轨道，已完成一些着陆区的预先观测和着陆点的调整。

　　然后它不会择机，即根据轨道的情况择机获释降落视察器。这个时候环绕着器会展开一些轨道调整，沦为一颗中继星，来为着陆器和视察器获取信号的一个中继。着陆器和视察器它与环绕着器分离出来之后，它就不会转入火星的大气才成功的过程。　　火星跟月球一样，大气十分平流层，相似真空状态。

通过着陆器的气动外形降落伞，还有反推发动机等多种手段缓冲器，它不会软着陆于火星表面。　　降落以后，火星车和它支撑的平台不会分离出来，开始在火星上积极开展视察科学观测。在这个过程中，环绕着器在中继通信的轨道，为火星车获取通信链路，环绕着器上涉及的载荷不会积极开展科学观测，大约不会运营90个火星日以后展开轨道调整，这里的火星日大约和地球日的时间差不多，展开轨道调整之后，最后它不会转入一个遥测的愿景轨道，积极开展涉及的科学观测。

　　七问：火星观测有哪些难题？　　郑永春：火星观测是一个技术十分艰难的项目，现在为止全球大约展开了40多次火星观测，成功率大约将近一半左右。所以大家首先不会实在火星观测的失败率十分低，可玩性十分大，这是一个客观现实。　　但所谓成功率严重不足一半是所指从1960年到现在大约60年的时间里一个整体的统计数据，如果看上世纪90年代以来或者2000年以来，火星观测的成功率可能会超过80%以上，因为2000年以来火星观测的涉及技术已获得了重大突破，技术更加成熟期。

　　对于中国的第一次火星观测来讲，仅次于的问题就是不得而知，我们是第一次去，我们甚至没火星的大气第一手数据，因为我们没实地观测过这个数据，是用前人的一些累积经验展开观测，所以这里面不确定性可想而知。　　首个关键的节点当然是升空，不管任何时候瓦解地球引力都是一种高风险，像长征五号这样一款新型火箭，升空的次数受限，更加必须维持一个慎重的态度，显然不会不存在一定风险。　　第二个关键节点，当火星探测器从地球升空升空，转入到逃火轨道入口时，就跟航天器分离出来，航天器将独自一人赶赴火星，赶赴火星七个月之后，最关键的一个节点就是要在火星附近刹车。

刚刚到达火星附近时，时速十分低，最少上万公里以上，此时刹车点十分关键，如果刹不了，就会环绕着火星，如果运气很差，还有有可能撞到上去，当然这个可能性较为小。所以，刹车的节点必要要求了我们能无法顺利环绕着火星。

　　第三个关键节点、对全世界来讲也最艰难的就是转入火星大气的过程。我们叫“可怕7分钟”或者“黑色7分钟”，即航天器从火星海面转入火星大气层，短短7分钟必要要求了航天器的轮回。因为火星和地球之间的很远距离，地球上无法控制指挥官，这个过程仅靠航天器自动调整，仅靠设计好的程序来继续执行，没有办法展开介入，接下来不能听天由命，看它在7分钟之后能无法告诉他我们一个顺利的信号，这个风险显然十分大。

　　仅次于艰难是既要环绕着也要降落，降落后还要班车一个小车，可玩性是一步步递减，我国搜月工程等成功经验给火星观测奠下了十分好的基础，也不会使得这次火星观测减少很多信心。　　八问：空间天气将如何影响探测器？　　郭建广：我们广泛解读的天气是指30公里以下的大气层的活动现象，比方说刮风大雨，这都归属于地面天气的范畴。30公里以上中高层大气、电离层、磁层，仍然到太阳，整个日地空间范围内的空间环境的状态或者变化，我们称作空间天气。

　　空间天气不会影响人类天基和地基技术系统的长时间运营和可靠性，空间天气事件的主要源头就是太阳活动。通俗点说道，主要影响的是航天器的安全性运营，其次是导航系统和通信。　　正如人们的生活受到自然界的风霜雨雪影响一样，静谧的太空也具有神秘莫测的“空间天气”。

空间天气中的“风” 是太阳风， “雨” 是来自太阳的带电粒子雨。轻微变化的空间天气状态对人类的航天活动的有十分相当严重的影响，空间天气灾害可使卫星提早过热乃至陨落，通信中断，导航系统、追踪犯规等。　　自地球上有生命以来，地磁场在地球表面构成的可观磁层，维护了地球的大气层，而且浓烈的大气层中和了大部分宇宙射线对人类和其他生命的伤害性电磁辐射。

对于环绕着地球的卫星来说，地磁磁层对它们也有一定的维护起到。火星探测器在前进过程中，大部分时间正处于行星际空间，较少了地球的磁层天然维护屏障，探测器就不会受到来自宇宙线和太阳高能粒子直接影响，有可能再次发生单粒子事件，就不会对探测器的安全性飞行中产生影响。　　而且随着时间推移，火星探测器离我们更加近，信号的延后最久平均20分钟，对探测器的状态监测和出现异常应付，总是在迟缓，因此火星探测器奔火旅程类似于“裸足飞驰”，必须一些尤其的设计，才能确保它按照既定路线行进。

　　后期的环绕着，迫降和视察，更加必须综合考虑到火星地表的尘埃和沙暴，火星大气和空间环境，这些与地球的差异较为大，都必须空间天气的确保，因此空间天气跨越了火星之旅的全过程。　　九问：如果观测找到火星适合人类居住于，未来我们不会移民火星吗？　　魏勇：按照目前的解读，太阳现在正处于壮年期，当它进化到老年期的时候，不会变为红巨星，甚至可能会收缩到地球的轨道，让地球仍然宜居。是不是有可能移民其他行星？这个是当前大家较为注目的问题。我指出，不是没这种可能性。

　　但是，即使研究找到火星有可能承托人类居住于，积极开展火星移民也还有漫长的路，代价十分高昂。可能会有一部分较为热衷冒险、有好奇心的人作为探路者首度移民到火星。这一少部分人在火星上创建有人值班的科研车站和一些人类较为可行性的聚集地等，应当不会有很多人热衷专门从事这样探索性的工作。

　　十问：人类为什么要观测火星？　　魏勇：人类对行星观测的热情主要是好奇心驱动，这个好奇心主要是来自于对哲学终极问题的思维：我们人类从哪里来，向哪里去，我们在宇宙中否寂寞？对这三个问题找寻答案的过程跨越所有的古老文明，特别是在展现出在神话体系上。作为四大文明的中华文明就十分典型。　　人们曾多次指出最有可能在月球上寻找生命，接着把期望放到火星上，然后又把目光投向土卫六等更加近的行星卫星。

在过去的半个世纪，人造飞船完全采访了所有行星和大部分的最重要天然卫星，最后找到，有可能还是火星不存在生命的期望仅次于。　　最少我们早已告诉，火星在40亿年前曾多次是寒冷湿润，四起是河流的。

那么火星的现在究竟代表了地球的昨天还是明天？人类还能在地球上存活多久？人类有可能移民火星吗？这些牵涉到全人类的问题让火星沦为行星观测最重要的目标。而且，对火星的观测与研究有助人类更进一步了解地球和太阳系的构成和进化，预测地球的未来变化趋势。

　　行星观测也是当今可玩性仅次于的科学观测活动，展开一次行星观测，必须荐全国之力，必须基于前沿的行星科学研究，以及先进设备的工业生产，一般来说展开一次观测，最少必须成千上万人展开团队协作，各种尖端技术相结合。　　所以从某种角度上谈，行星观测需要很好地反映综合国力。目前顺利观测火星的只有美国、前苏联、欧盟等，最近阿联酋首个火星观测已发射成功，但是确实考验要在未来7个月的漫长飞行中以及明年2月份左右的升空。以前很多次观测都告终在了升空上。

　　中国跟阿联酋观测是几乎不一样的，中国几乎是自律展开火星观测，阿联酋就是指日本升空，他们跟美国和日本合作，所以我国有可能沦为第4个展开独立国家火星观测的国家，这是跟我们国家改革开放以来经济和科技较慢发展造就的，综合国力有相当大的提高。　　不仅有第一次的火星观测，还规划了第二次火星观测任务，可玩性更大，第二次观测要构建取样回到，要把火星表面的土壤送回地球。

所以从这个角度上来讲，火星观测的规划和顺利的实行，不会反映出有我们整个综合国力，这也是构建中华民族最出色兴起道路上的一个里程碑事件。

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