10月28日，天问一号探测器顺利完成第3次轨道中途修正。在飞向火星的途中，天问一号为何要进行轨道中途修正？火星探测的难点在哪？距离成功降落火星，天问一号还要迈过几道关？中国国家航天局探月与航天工程中心副主任、中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰近日接受“中国焦点面对面”专访，对天问一号任务进行权威解读。访谈实录摘编如下：记者：10月28日天问一号顺利完成了第3次轨道中途修正，能否给我们解释一下什么是轨道中途修正？在飞向火星的途中，为什么要进行轨道中途修正？刘彤杰：在火箭发射探测器时，探测器会有入轨偏差，在飞行控制过程中还会产生飞行控制偏差。这两个偏差如果日积月累起来，就会在空间上或时间上偏离和火星交汇的那一点。空间上，即轨道面上，如果和火星的位置没在一个面上，它就会飞离火星，不会被火星引力捕获。时间上，天问一号如果错过与火星交会的时间节点，也会擦肩而过，因此需要轨道中途修正。轨道中途修正的另外一个作用是检测一下探测器上的发动机，让它工作一下，避免在太空中不工作的状态过长。记者：在第3次轨道中途修正之后，天问一号将会在当前的轨道飞行约4个月与火星交会。如果要成功着陆火星，天问一号还要迈过几道关？刘彤杰：从7月23日发射，到现在已经飞了3个月左右，后续还要再飞将近4个月。从发射到火星引力捕获需要将近7个月时间，后续要经历至少三道关口才能圆满实现探测。第一道难关，就是在火星引力范围之内近火捕获。既要让火星捕获非常精准，让探测器在火星引力范围之内进行制动，速度不要过大；又可以环绕起来，避免探测器飞出去或撞上火星。第二道难关，在火星轨道上环绕2至3个月之后还要寻找一个非常好的小窗口，让它进入到火星大气。火星是有大气的，其大气的密度是地球大气的1%左右。它在减速过程中有大气减速、气动减速、降落伞减速，还有反推发动机减速，最后靠着陆腿着陆在火星表面，吸收撞击的能量，这个过程非常难。就像空间(返回)舱进入地球一样，它在大气减速的过程中会有8分钟左右的黑障(通信中断)，其进入速度相当高，通信无法获得信号。由于距离相当远，从火星回传到地球控制地面站也有很大时延，不可能实现实时控制。所以，进入/减速/软着陆这个过程是靠(天问一号)自主完成一系列动作，不是靠地面控制。第三道难关，软着陆在火星表面，工作还不算做完，还要把火星车释放到火星表面上，让它走起来并开展探测。火星车上6个科学仪器要发挥作用，难度也很大，因为我们对火星表面的环境认知还相当少。如果软着陆在火星表面上，落得不够平坦或姿势不够正，火星车怎么开下来呢？可以从轨道的前面下，也可以从后边下，就看当时落下去的姿态、地形等情况。要圆满地完成火星探测任务，这三道难关是一定要闯过的。记者：正如您所说，天问一号还要迈过三道难关才能成功着陆火星，这也恰好说明了火星探测的不容易。事实上，人类历史上曾经进行过40多次火星探测，但是成功率不足50%。您能否给我们解释一下火星探测的难点到底在哪儿？刘彤杰：火星探测从上世纪60年代就已开始，那个时期由于对火星的认知还比较少，航天技术又在初创起步阶段，因此刚开始失败略多一些，但后来的失败和火星探测技术难度大有很大关系。比如，要有庞大的运载火箭把探测器运送到轨道上，让它能够环绕火星探测，甚至软着陆在火星表面。火箭(方面)我们现在有长征五号火箭，这是第一步——实现大火箭的研制。我们历经多年攻克了很多技术难关。第二步，在设计探测器时还有发射窗口的问题。因为火星、地球离得近，每26个月才有一次机会，每一次机会有半个月到一个月左右的时间，而每天火箭发射探测器有30分钟左右的发射机会，这就是发射窗口。发射窗口非常局限，这就是它的又一大难度。另外，火星最远距地球有4亿公里，大家都知道月亮距地球最远距离只有40万公里。这就使得深空测控通信上有延迟。当地球和火星距离达到4亿公里时，时延可达到20多分钟，从(地球)这边发个指令，火星上收到时已经过去20多分钟。这就带来一个问题，探测器自主探测能力一定要强，这是它另外一个难度。还有一个难度是近火捕获，让火星把探测器捕获。另外，进入、减速和软着陆于火星表面的过程也非常难，这就是火星探测几大难点。记者：到明年5月份，天问一号预计将会在火星着陆，天问一号将会选择在火星的哪个区域着陆呢？刘彤杰：现在选择的地点是在火星北半球，国际上有着陆计划的火星探测任务，大多数选择在火星北半球。因为南半球全是山地，更加坑洼不平，北半球有平原。我们选择软着陆的地区正好是个平原，叫乌托邦平原，(着陆地点)在乌托邦平原南部。地质学家说这里很可能是一个古海洋所在地。在古海洋和古陆地交界处，科学家认为该地有很高的科学价值，很有可能会取得意想不到的科学成果，这就是选择这个地方来进行软着陆、巡视探测的原因。记者：成功降落在乌托邦平原之后，天问一号会开展哪些科研探测任务？刘彤杰：着陆在火星表面后，火星车即巡视器会开展科研探测。火星车上有6台仪器。比如，导航地形相机是两个功能复用，既可以给火星车导航，又可以看前面的地形地貌，从视觉上让科学家了解到前面是不是有更多探测价值。(火星车上的)次表层雷达，可以探测浅层结构。火星表面气象测量仪可以测气温、气压、风速、风向。火星表面有大气，月球表面上没大气，(因此火星探测器和月球探测器的)仪器也不同。火星车还可以测磁场、表面物质成分，这都是科学家关心的内容。环绕器上有中分辨率相机、高分辨率相机，对火星的表面形貌进行探测。环绕器上还有磁强计、矿物光谱分析仪、离子与中性粒子探测和能量粒子探测器。如果科学数据获取足够多，相信一定会产生有影响力的成果。记者：我们也预祝中国的火星探测能够取得好的成果。今年阿联酋、中国和美国先后发射了三个火星探测器，掀开了人类火星探测新的篇章。这三个国家的火星探测计划有什么异同？侧重点分别在哪里？刘彤杰：正是因为有发射窗口，所以这三个国家集中在今年7月份实施发射。其实之前还有欧空局和俄罗斯合作的ExoMars(火星探测)项目，但他们因为技术原因推迟了。这三个探测器各有特点，阿联酋的“希望号”是一个环绕探测器，相当于火星的环绕卫星，它着重对火星大气进行探测研究。美国的“毅力号”是一个巡视器，相当于火星车，它是用悬吊的方式把火星车落在火星表面上。我们既有环绕火星的环绕器，还有(着陆于火星表面上的)火星车巡视探测，天地结合起来探测。但是三个任务各有千秋，毕竟每个国家的技术路线是不一样的。记者：您刚才提到天问一号任务将会通过一次任务完成“绕、着、巡”三大目标，这在全球应该还是第一次，如果任务能够成功，对中国航天来说意味着什么？刘彤杰：首先我觉得开展深空探测、行星探测工程是人类探索精神的体现。如果我们首次火星探测任务圆满成功，这说明中国人在这方面有了长足进步，为人类和平利用太空作出更多贡献。比如，我们有能力探测包括火星在内的太阳系行星，有能力开展相关科研工作，取得一些原创成果；对太阳系演化、地球演化能得出进一步科学成果，其实也是为人类在地球生存提供更多知识。这是技术和伦理层面的作用。这么难的科技工程，如果我们都能完成得很好，可以激发青少年对科学的热情，投身到国家建设中去，大家既可以仰望星空，又脚踏实地开展工作，激发大家的探测热情，尤其是年轻人。所以我们愿意到高校和中学去给他们做一些工程介绍。对老百姓来说，航天还是一个比较神秘的领域。对我们而言，这就是我们的工作，只不过这个工作大家接触相对少一些，我们有责任让更多人了解到其中的过程、知识和精神，这样就可以为人类和平利用太空作更多贡献。无论从科技角度上，还是人才培养上，还是世界观的培养建立上都是有很大作用的。来源：中新网
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