火星上的大峡谷[组图]

    中国飞船何时登上火星

    美国火星勘测轨道飞行器发回首批火星表面高清晰照片后，引起人们的关注。中国人也有能力登陆火星吗

    文/《瞭望新闻周刊》记者孙英兰

    “美国火星勘测轨道飞行器3月10日进入火星轨道后发回的首批火星表面高清晰照片的新闻我注意到了，这批照片是飞行器在距离火星表面2489公里时拍摄的，接下去，该飞行器还将进入火星大气层，沿着一条更贴近火星表面的圆形轨道运行。

    飞行器的高度会比现在降低很多。这项科研活动再一次说明，美国航天技术在各个领域仍居世界领先地位。与之相比，中国还有不小的差距。”中国工程院院士、中国绕月工程副总设计师姜景山在接受《瞭望新闻周刊》采访时作了如上表述。

    美国“火星勘测轨道飞行器”是去年8月12日发射升空的。美宇航局下属的喷气推进实验室宣布，这艘飞船将探测火星上的水资源和生命线索，并为未来的火星登陆寻找合适地点。飞行器重约2.1吨，装备有高清晰度成像设备、火星背景照相机、彩色成像仪、小型火星探测成像光谱仪、气候探测仪和浅表层探测雷达等6台主要的科学探测仪器。

    探月之后探测火星

    飞船抵达火星的距离远远超过去月球的路程，中国有能力登陆火星吗？

    中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院科技委主任、中国绕月探测工程副总设计师龙乐豪告诉《瞭望新闻周刊》，从火箭运载系统的能力看，我国具有将有实用价值的航天器如卫星、探测器等发射到任何一个行星轨道的能力。但从我国的经济实力、综合技术看，还有不小的差距。仅火箭技术本身，中美之间的差距大概有10～20年，卫星探测手段也比较落后。

    “应用卫星和卫星应用、载人航天、深空探测，是人类进行航天活动的三大领域。这三个领域的研究我国都在做。”中国空间技术研究院研究员、国际宇航科学院院士朱毅麟在接受《瞭望新闻周刊》采访时说。

    我国一直把应用卫星和卫星应用的研究放在很重要的位置，因为它与国民经济和社会发展关系十分密切。人造地球卫星用途最广，发射数量最多，效益也最明显。经过十多年的努力，我们已经初步掌握了载人航天的基本技术，突破了第一关，即载人上天并安全返回。第二步就是航天员出舱活动和空间交会对接，目前正在做这项工作。深空探测，我国还处在起步阶段，如我国环绕月球探测的“嫦娥一号”工程，至于火星探索，应该在探月工程取得重大突破之后。

    在朱毅麟看来，除了距离相距较远外，月球探测有许多方面可以为火星探测积累经验，所以我国首先将进行月球探测。

    “关于火星探测，国家目前还没有具体的计划，但我想，只要月球探测计划完成后，火星探测就会提上日程。探月之后肯定是探测火星。估计2010年后会提上日程，届时，不论是从国家经济实力上还是技术方面，我们都已具备了一定的深空探测的条件。当然也可能和别的国家合作，联合发射探测器。从国际上看，火星探测的发展趋势是开展国际合作，这是节省经费、提高水平和缩短研制周期的重要途径。”

    火星探测是当今航天技术的前沿。我国科学家10多年前就开始火星探测的必要性和可行性研究。国家“863”计划和“973”计划中都有“行星探测”方面的课题，主要调查国外在火星等行星探测方面的进展，总结国外火星探测已取得的科学成果，并对我国初期火星探测的科学目标和探测器方案等进行预研究。《中国航天》白皮书中也已经把“深空探测”作为空间科学的一个重要内容列入其中。

　　火星探测的难题

    姜景山认为，深空探测需要运载、测控、轨道、信息数据传输、探测等几方面的技术能力。“这几方面技术能力看上去我们都具备，但在什么规模、什么水平上做就是问题。”

    从卫星运载能力看，将飞行器送上火星，问题不大。测控方面（即探测控制），包括轨道测量、数据传输，技术是掌握的，但是要做到像美国火星勘测轨道飞行器所发回照片的高精确度，尚有很大差距。

    探测火星，在测控和数据传输中首先要解决大天线问题。地球到火星的直线距离，最近时约有6000万～8000万公里，最远时可达3亿多公里。这样的距离如何传递信息极为关键。德国有100米直径的天线，美国有60米、80米的。目前我国已经研制出了50米直径的天线，更大直径天线的研制还需要解决很多问题。在精确轨道测量方面，我们目前已有改进的USB系统，将与甚长基线干涉测量（VLBI）技术一起用于明年的绕月工程。探测技术基本没有大问题。

    总体上讲，要实现火星探测，需要建立强功能的天线系统，而我们的最大困难是地面测控和数据接收系统还达不到探测火星的技术要求。比如美国的摄像仪器，分辨率极高。这种技术我们是掌握的，但要做到如此的高精尖，还有难度，这与我国经济实力有关，而器件的集成程度也有待更大的改进和提高。

    姜景山院士建议，“深空探测，我们要先走一步，进行预研。不要等到月球探测完成之后再启动深空探测，因为许多问题的解决都需要一个过程。”

    朱毅麟也认为，以我们目前所掌握的技术，研制高灵敏度的地面接收大天线，还很难做到。“也可能2010年以后，我们有可能去建这样大的测控天线，但目前还不具备这个条件。”

    理论上，从地球发射探测器的轨道是事先设计好的，但从地球到火星要飞行3亿多公里的路程，需要七八个月的时间方能到达，并且要不停地调整飞行轨道、调整偏差，所谓“失之毫厘，谬之千里”。若依靠地面指令，电子信号的传输从火星传回地面再从地面传回火星，往返需半个多小时。由地面观测控制探测器的飞行是相当难的，这就需要依靠探测器自身的“自主导航能力”。而这种超远距离的自主导航能力我们目前还不具备。

    朱毅麟介绍说，航天器由两大部分组成，一是探测仪器，如雷达等探测器；二是平台，是为探测器提供电源、飞行姿态、方向、调节温度等，是保障服务系统，这个系统极其复杂。

    首先，要根据飞行使命和火星的环境进行专门的探测仪器设计。而我们对火星表面的环境还不太了解。据现有资料，火星和地球、月球的环境不同，风暴、沙尘暴严重，灰尘很大，气温很低，一般在零下几十度，极为干燥。其次，在微电子器件方面，材料轻型化、微型化和小型化不够，精度不够，重量也比较重。如卫星，同样的功能，但我们的卫星就比美国的重，这有原材料的问题，也有微型化、小型化的问题。第三，从时间上看，美俄等国家早在上世纪六、七十年代就实现了月球探测，而我们刚起步，差距是相当大的。因为空间技术潜在的军事运用，我们不可能购买到任何关键技术，只能自主创新。

    到2020年以后，国际形势也许会发生很大的变化，国际合作的可能性增大。那时，深空探测、火星移民等已不仅仅是一个国家的事情，需要国际上的通力合作。“但不管怎样，合作是要有本钱、有基础的，任何时候，关键技术都是买不来的。我们只有掌握了核心技术、关键技术，才能在国际舞台上掌握更多的话语权，才具有平等的国家地位。”

    绕月是深空探测的起点

    2000年11月发表的《中国航天》白皮书明确表示：中国将在未来的十年中“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。具体地说，我们正在进行探月工程第一阶段，在计划二、三期工程，同时在不同层面上研究深空探测问题。

    作为中国绕月探测工程的副总设计师，姜景山院士认为，月球探测是一个国家综合国力和科技水平最有显示度的项目，也是当今世界航天活动的一个热点。中国的探月工程将分“三步走”。第一步是“绕”，将在2007年发射一个月球探测器，获取月球资源和地理构造的资料。今年是“嫦娥工程”的关键一年，卫星、运载火箭、发射场、测控、地面应用五大系统要完成系统集成、联试，具备执行任务能力；第二步叫“落”，到2010年前后派机器人登陆月球“探路”，在月球上进行实地科学勘探；第三步叫“返”，月球着陆器不但降落月球，而且将所取的月球采样及研究结果带回地球。首次探月初步确定了四项目标：获取月球表面的三维影像；分析月球表面14种元素的资源含量和分布；探测月壤的厚度信息；监测地月空间环境。

    姜景山说，目前“绕”月的各项工作进展顺利，但“压力很大，因为我们要争取绕月首发成功，但国外的绕月工程还没有首发成功的。”

    严格讲，月球不属于深空，它只是深空探测的起步点。月球距地球只有38万公里，但对于人类来说，要到距地球这么远的地方也不是个简单的事情。

    自1972年“阿波罗”登月计划结束之后，30多年来，人类再没有登上月球。2004年，美国宣布了一项新的太空探索计划，准备在2020年之前派宇航员重返月球，并建立永久月球基地，随后将尝试登陆火星。俄罗斯也正在重启太空开发计划，准备在2015年左右漫步月球。日本计划2025年前后在月球建立一个基地，让人性化的机器人打头阵。印度提出2008年发射第一艘无人绕月飞船。欧洲空间局计划2010年左右向月球发射登陆器，并争取在2020年将宇航员送上月球。

    月球特有的矿产和能源是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远影响。姜景山把月球的特有资源归结为5种：空间的高度资源，环境资源，行星体本身隐藏的资源（如矿物体、材料等），太阳能资源和位置资源。

    作为深空探测起步的探月工程代表了中国的整体实力，具有国家战略意义，也能带动很多民用技术的发展。月球有着丰富的资源，月壤中特有的氦-3元素是人类未来可长期使用的清洁、高效、安全而廉价的新型核聚变燃料，并将改变人类社会的能源结构。每一克黄金11美元，而每一克氦-3是400美元。在地球资源匮乏的今天，月球上的丰富资源无疑吸引了世界各国的注意。

    接受《瞭望新闻周刊》采访的专家们认为，航天科技对国民经济的发展和国家安全具有重要意义。我们只有用创新思维，通过自主创新，掌握核心技术，才能加速提高我国的综合国力，国际社会也才会有越来越多的“来自中国的声音”。

(责任编辑：史少晨)