圖為演示火星車從著陸巡視器分離，開到火星表面。圖片來源：新華網(wǎng)

中國首次火星探測(cè)任務(wù)將于2020年實(shí)施，一步實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”的目標(biāo)。今天，中國火星探測(cè)器外觀構(gòu)型首次對(duì)外公布。登上火星時(shí)，這輛火星車將面臨哪些挑戰(zhàn)？科研人員打造了哪些“黑科技”？它又將執(zhí)行哪些任務(wù)？

今天，火星探測(cè)工程火星探測(cè)器總設(shè)計(jì)師孫澤洲，火星項(xiàng)目辦顧問、中科院院士葉培建接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪，對(duì)中國首次火星探測(cè)任務(wù)進(jìn)行了大揭秘。

一次艱難的“旅程”

2013年，我國成功發(fā)射“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器，首次實(shí)現(xiàn)了月球表面的軟著陸。這對(duì)火星探測(cè)器的著陸提供了一定基礎(chǔ)。

不過，由于火星距離太陽遠(yuǎn)，加之表面崎嶇程度和土壤承載特性遠(yuǎn)比月球復(fù)雜，火星車將開展一次艱難的“旅程”。孫澤洲介紹，該火星車的設(shè)計(jì)壽命是三個(gè)火星月，相當(dāng)于地球上的92天。在此期間，火星車面臨能源、保溫及對(duì)地通信等三大生存問題。

“火星距離太陽遠(yuǎn)，就必須想方設(shè)法獲得更多太陽能?！彼硎尽榇?，科研人員為火星車設(shè)計(jì)了四個(gè)面積較大的太陽翼，如同四扇“翅膀”，幫助它在火星上自由翱翔。而火星的夜晚溫度僅有零下100多度，必須依靠這四扇“翅膀”白天收集足夠的太陽能，以供夜間保暖。

為解決對(duì)地通信問題，科研人員則主要依靠在軌環(huán)繞器作為數(shù)據(jù)中繼。

同時(shí)，葉培建表示，火星上局部和全球性的沙塵暴也將為火星車開展表面巡視探測(cè)帶來困難?！鞍ㄔO(shè)計(jì)自主休眠和喚醒功能等?！?/p>

在科學(xué)家們看來，火星上客觀環(huán)境極為復(fù)雜，帶來了火星探測(cè)極大的風(fēng)險(xiǎn)?！耙匀祟惉F(xiàn)有的技術(shù)，還不可能完全應(yīng)對(duì)可能的極端天氣，只能盡最大努力規(guī)避這些影響?！睂O澤洲說。

中國制造“黑科技”

接受采訪時(shí)，孫澤州向《中國科學(xué)報(bào)》記者透露，此次火星探測(cè)器的設(shè)備百分之百為國產(chǎn)化，元器件國產(chǎn)化率也超過百分之九十?？梢哉f，和此前的探月工程一樣，火星車也是不折不扣的中國制造。

據(jù)悉，這臺(tái)火星車重約200公斤，而此前“玉兔號(hào)”大約為100多公斤。

中國科學(xué)家為克服火星惡劣環(huán)境、獲得更多科學(xué)信息，獨(dú)立自主地打造了多項(xiàng)“黑科技”。

例如，火星車使用的熱控材料便是新型的保溫材料“納米氣凝膠”。孫澤洲指出，在一般地球軌道衛(wèi)星或者真空中運(yùn)行的航天器上，大多使用看起來金燦燦的熱控材料。不過，因?yàn)榛鹦潜砻嬗邢”〉拇髿猓仨氠槍?duì)這一特殊的太空環(huán)境采用新的保溫材料。“納米氣凝膠這種材料很輕，有非常好的隔熱性能?！彼f。

此外，火星車在材料商還采用了鋁蜂窩夾層材料、鋁基碳化硅、復(fù)合纖維材料等多種新材料。

火星車駛離著陸平臺(tái)后，將探測(cè)火星的形貌、土壤、環(huán)境、大氣，研究火星上的水冰分布、物理場(chǎng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)?！盀榇耍鹦擒嚧钶d了13臺(tái)（套）科學(xué)載荷。”孫澤洲說，“包括不同分辨率的火星遙感相機(jī)，進(jìn)行火星淺層結(jié)構(gòu)探測(cè)的淺層雷達(dá)等?！?/p>

邁出深空探測(cè)的又一步

目前，火星探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)被各個(gè)擊破，已經(jīng)進(jìn)入工程研制階段。葉培建表示：“2020年下半年，探測(cè)器擇機(jī)發(fā)射，到建黨100周年前將到達(dá)火星?！敝扅c(diǎn)區(qū)域已經(jīng)初步確定在火星北緯低緯度地區(qū)，即北半球赤道附近。

火星車采用了“四段式”的著陸方式，包括氣動(dòng)外形減速、降落傘減速和反推發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力減速和緩沖等階段。

葉培建指出，火星探測(cè)任務(wù)的實(shí)施將進(jìn)一步推進(jìn)我國深空探測(cè)工作?！澳壳埃詿o人探月、火星探測(cè)為代表的深空探測(cè)正在并行發(fā)展?！彼赋?。無人探月明年即將發(fā)射嫦娥五號(hào)，2018年嫦娥四號(hào)將著陸月球背面，將來可能還有嫦娥六號(hào)、七號(hào)要去月球南極和北極。在他看來，這些任務(wù)的實(shí)施不僅提升了我們到達(dá)月球的技術(shù)，也可能推進(jìn)我們對(duì)月球上資源的利用，為載人登月作準(zhǔn)備。

與此同時(shí)，開展火星、木星的探測(cè)也將是深空探測(cè)的重點(diǎn)?！皩?duì)地球以外其他星球的認(rèn)識(shí)，需要人們長(zhǎng)期不斷地積累?！比~培建期待，“中國首次火星探測(cè)任務(wù)能推動(dòng)人類對(duì)太空的了解。”