蒋景山院士：中国火星探测分三步走一步完成，世界首创
浩瀚的宇宙星系吸引了几代宇航员，也激发了无数人的航天梦想。 2020年被认为是中国航天事业的超级年，网易新闻在火星探测器发射之际，联合科普中国和中国航天科普，策划了重磅系列报道《一起去火星》 》，为广大网友呈现了一份完整、新颖的报道。火星科普知识，带大家一起“穿越”火星。
作者｜张剑锋
出品｜网易科技《一起去火星》&《科学大师》
网易火星知识官介绍：姜景山，中国工程院院士，国防科工局深空探测重大专项实施方案专家委员会委员，也是主要负责人中国载人航天工程和探月工程的推动者、组织者和领导者之一。中国微波遥感的主要先驱。
火星上有生命迹象吗？火星上的生态系统是什么样的？火星有没有可能成为新大陆，成为人类在浩瀚宇宙中定居的新家园？
自从 60 多年前人类向火星发送了第一个探测器以来，人们就一直对这颗类地恒星充满好奇。迄今为止，人类已经进行了44次火星探索，但对这颗星球的了解还非常有限。
这一次，中国历史上第一颗火星探测器“天问一号”即将于7月23日在海南文昌升空。中国人通过自身的科技行动，试图直接揭开火星的秘密。
截至目前，前苏联、美国、欧盟、日本相继发射了火星探测器，印度也成功发射了探测器。
“这是我们中国人第一次去火星，一定要大跃进，直接跳到国际火星探测的第一方阵。”中国工程院院士、国防科技局重大深空探测工程实施方案论证专家委员会委员姜景山告诉网易科技“理学硕士”记者中国在火星探测方面落后于前苏联和美国数十年。这一次，它必须有自己的行动。创新亮点。亮点在于，中国不再像探月那样三步走：绕月、着陆、巡视，而是一上来就三步走一步，绕火星、着陆、星面巡视是都列为一个任务目标。
蒋景山院士是中国航天科技领域的资深科学家。此次火星探测，中国科学院国家空间科学中心承担了科学目标和载荷配置的研究任务。
据蒋景山告诉《科学大师》记者，在中国推进探月计划的同时，专家们在2012年之前就一直在推动中国自主的火星探测计划，而这次的轨道融合了三者的探索计划对火星车的主要目标，着陆器和火星车的检查也是一个早期的想法。 2016年1月，该方案获得国家正式批准。
火星距离地球至少 5500 万公里，远大于地球与月球之间的 38 万公里。火星也在同时绕着太阳运行，这意味着从地球到火星比去月球要困难得多。但亲身体验过载人航天和探月两大工程的蒋景山认为，火星两年一次的冲撞（火星离地球最近）是发射探测器的大好时机。目前，本月是火星探测器的发射窗口。地球派出的飞机，能以最短的时间，最省油的方式快速抵达火星，不容错过。
老航天员坦言，去火星的过程非常艰难，需要克服很多困难，但中国前期已经进行了充分的准备和实验，并不是打一场毫无准备的战斗。”箭在弦上，必须发射。”他也期待中国对遥远火星的探索取得成功。
1。 《火星探测，中国万事俱备》
《科学大师》：我们的探测器第一次从地球飞到火星，大家更关心的是我们提前准备得有多好，技术掌握有多大？
江景山：飞到火星，我们要经过中间的三个引力场，一个是地球引力场，我们的飞机要离开地球轨道，然后进入太阳引力场，再进入轨道火星，进入火星引力场，被火星俘获。这个难度比飞到月球要困难得多，因为月球本身就在地球引力场的范围之内，又是地球的卫星。
美国和前苏联之前多次失败的主要原因之一是飞机在到达火星时没有减速刹车，没有被火星轨道捕获。这个飞行速度需要克服。
在多少公里的距离内，用什么样的刹车减速进入火星轨道？进入轨道后，如何以多种速度下降到火星？进入火星轨道后，进一步降低速度，降低高度，利用动力和空气动力学的方法降落到距离火星表面100米的地方，悬停，避开障碍物，寻找合适的落点。也就是说，我们在火星探测中做了很多关键的技术实验，而且非常成功。中国人更踏实，更安全。
理学硕士：也就是说，我们中国的探测器这次登陆火星的时候，是用了特殊的降落伞吗？
蒋景山：因为火星有大气层，所以在下降段低端使用降落伞是个不错的选择。到目前为止，国际上已经使用了两种方法登陆火星。一种是美国较早登陆火星采用的动力和气动方式，也是中国“天问一号”采用的方式。技术比较成熟。
另一种方法是气囊法，之前在美国已经使用过。探头等设备用特制的气囊包裹，经过一定的工序后落下。当它撞到火星地面时，它会弹起来，连续弹起一段距离然后停下来，自己打开安全气囊，然后与火星接触。
我们已经掌握了几种登陆外星球的技术。
《科学大师》：原来我们探索月球的时候，周期很长，先绕月一圈，然后登陆月球表面巡视，但这次去火星，是三步一step ，它结合了轨道飞行和着陆，以及火星探测器恒星表面检查。为什么要这样做？
江景山：我们的火星探测起步比较晚。中国要勇于创新，大胆将三步合一。我们探月这么成功，我们已经开始发射空间站了，我们具备了所有的航天技术条件，为什么不三步走呢？在载人航天时代，我国微波遥感技术落后国际先进水平20年。当时我就提出（记者注：蒋景山是中国微波遥感技术的主要开拓者），中国的微波遥感发展要“飞跃”。模式”模式，微波遥感三种模式同时激活，一次成功，即可进入国际先进行列。后来，搭载神舟四号的“多模式”成功，开启了一个新时代中国航天中的微波遥感。
我认为这是一次科学的“冒险”，而不是盲目的。我们现在分三步、一步一步地探索火星。我们也是以科技为基础的，我们充分进行了实验。去年11月，我们大张旗鼓地公开邀请驻外使节参观河北怀来基地。今年疫情期间，我们对自己的通信技术进行了全网实验，也很成功。
此通信涉及飞机的轨道控制。我们从来没有在离地球这么远的地方做过，但我们现在有能力操纵它。探月过程中，完成探月任务后，嫦娥二号通过地月拉格朗日点冲向深空，地面测控系统时刻把握目标。我们已经有了实战经验。我们有一个可以操纵的大天线来控制它。在地面上，它不仅是一个大天线，而且是一个天线阵列。不仅在中国，在其他地方也有地面天线。
我们都准备好了。
2、这次火星探测，中国完全自主
理学硕士：我们了解火星上的环境吗？登陆地点如何选择，如何保证登陆的完整性？
江景山：应该说月亮没那么复杂。我们基本上提前知道了月球表面的环境。我们对火星还知之甚少，它肯定与月球的环境不同。我们登陆它，一个前提还是基于美国和前苏联的原始火星探测信息。参观完之后，他们大概也掌握了火星的地形。另外，我们的飞机在绕火星飞行的时候，包括着陆的过程，都可以直接观察到火星的地面。在避障过程中，我们可以直接看到下方是否有坑洼和大石块。 我们的激光测高技术在百米高度有这么高的分辨率，选择合适的着陆点是没有问题的。我们设计了飞行器的轨道，可以按照设计的轨道着陆，偏差很小。
《科学大师》：有一个成语叫鞭子的伸手可及，外行一定会好奇，从地球到火星这么远的距离，我们怎么控制飞机？
江景山：我们可以在地面下发指令，控制飞机的运行。设计时，有相应的程序输入。只要接收到地面命令，就可以启动自己的程序系统。我们只需要先设置程序并进行计算。 ground命令是启动命令，数据量很小，带宽也很小。
我们在火星上收集的数据是一样的。降落到恒星表面后，火星探测器将数据传输到火星着陆器，（重新）转发到轨道器，轨道器将其传输到我们的地球。重要的数据必须在那个时候传回来，速度很慢。高速传输方式，占用带宽可控。
当然，远距离传输会有时间差，大概十分钟左右。我们对探测器的地面控制也是基于这个时间差，这就要求我们计算轨道测控必须非常精确，时间不能有歧义。
理学硕士：我们这次发射火星探测器有没有外部阻力和麻烦？
嘉宾：对我们几乎没有任何限制，因为我们是完全独立的，发射船是我们的，测控技术是我们的，没有人能控制轨道，是公开的，除非他们发什么东西把我们击倒，就会引起国际公愤，如果真的发生了，我们有办法反击。在这方面，我们都有对方，他们不敢。所以现在不存在了。
理学硕士：你如何理解火星探索的独立性？
姜景山：在当前环境下，中国必须自主发展火星探测领域，但我认为火星探测需要全人类的共同努力和密切合作，这不是一个国家就能做到的。当然，我们不能用一时的眼光来看待这个。或许几十年或几百年后中国计划在什么时候发射火星探测器，整个国际社会环境和国家之间的关系都会有所不同。人类的思维方式也在不断变化。作为一个命运共同体，人类，特别是在太空和外星人的发展方面，应该相互支持。
3、火星探索的第一个目标：寻找生命
《理学硕士》：我国为什么要进行火星探测？
蒋景山：去火星不是一时兴起的事情。当我们开始月球探索时，我们的视野已经在火星上。
我们中国的深空探索，第一步是月球，第二步是火星。
火星是类地行星，它有一点大气层，大气层的密度是地球的1%。美国和前苏联的照片显示，火星的地质地貌与地球非常相似，有山有水。
再说一次，这是离我们星球最近的星球。你为什么不考虑先去金星和水星？因为它们离太阳很近，温度很高，而且离地球很远。还有火星的形成过程和形成时间，离地球比较近，也超过40亿年。当然，金星、水星等太阳系行星、小行星等也是未来（探测）的目标之一。
我们去火星有很多目标，但第一个是大家关心的问题：上面有没有生命中国计划在什么时候发射火星探测器，我们要探测。火星过去有生命吗？它是否在过去，然后由于某种原因消失了？生命存在的条件有好几个，似乎在那里可以找到踪迹。因为如果生命存在，它总是要与环境进行交换，环境中也有一氧化碳、二氧化碳和甲烷。
其中一个最重要的是甲烷。甲烷是生命的排泄物，是生命产生的气体。我们在地球上有很多。甲烷的发现表明，确实存在一定的生命与大气交换的状态。欧空局和美国都声称已经检测到甲烷，但也存在疑问。我们也非常重视甲烷的检测，我有一个专门的团队在做这项工作。在这次火星之旅中，我们本可以使用微波遥感来测试是否可以在空气中检测到甲烷。
理学硕士：微波遥感是否强大到可以检测高海拔空气中的成分？
姜景山：利用微波遥感探测轨道器上的火星大气。我们已经掌握了大气中的甲烷光谱，因为地球上已经存在大量的甲烷。在这个光谱中，我们做一个遥感器，与登陆火星的地面探测器合作，进行综合探测。此外，还有二氧化碳和氮，它们是地球最基本的元素。如果那里有更多，它将与地球相同。所以我们去那里的时候，一定要尽力去探测这些与生命、地质环境、火星内部状况等有关的元素。
《理学硕士》：探测火星上是否有生命有什么意义？
蒋景山：人类迟早不能在地球上生活，所以要移民。最接近的是火星，我认为这是正确的。当然，也有不同的声音，说我们不够有钱，花的钱不够，非得去火星探索？但是，人类必须有一个长远的计划。我们不能现在就花光所有的钱吃。除了科学研究，我们还要考虑我们的后代。我们应该尽自己最大的努力维护我们在地球上的家园，在这个前提下，我们也应该投入大量的精力为子孙后代寻找出路。
4。 “如果这次登陆成功，将是世界第一”
理学硕士：从你的专家那里，你有没有底线，说我们这次去火星，一定会有所收获？
蒋景山：这次火灾探测的基本收获是中国人走了，至少证明了这一点。至于上去之后会有什么样的发现，这些科学目标，我们要知道哪些是必须保证的，哪些是不能保证的。对于生命探测这样的事情，我们不能把它当成必备品，因为有很多不确定性。
可以肯定的是，我们上去后至少可以探测到火星的地质、地形、火星环境、地下和内部结构，至少我们的相机可以发回照片。我们中国科学院国家空间科学中心，这次主要负责火星探测的科学目标和载荷配置任务，我们团队也出战了。这次探测器上有几个摄像头，可以在轨道上和下到火星上看到。这台相机的分辨率很高，重量很轻（小、轻、高），1克的重量要花很多钱（有时候往往就是因为这1克的差异而整体失效），一眼就能看得很清楚。
理学硕士：在多大程度上可以说我们的火星探测器发射成功了？
姜景山：要有一个基本的成功标准。我的基本成功标准是，只要探测器从火星轨道下降并着陆，就是最大的成功。如果这三个步骤都没有达到，不要说我们部分成功，没有必要。我也在深空探测示范委员会的专家会议上表达了这个观点。这一次，我们不得不看到三步组合的难度和先进性。如果落地成功，将是世界第一，更何况完成了这三个步骤就算是成功了。如果你下去，你就会成功。
其实我们的轨道器在绕火星飞行的时候，只要我们的轨道器进入科学轨道，我们总能看到火星的脸，但是当我们下去的时候，我们会看到更详细的东西，所以我希望是成功登陆。
5。 “人类移民火星至少要等上千年”
《科学大师》：目前还没有哪个国家的探测器可以从火星返回地球，也无法实现返回，那人通过岂不是更难？
江景山：保守一点，我觉得人去火星，要等十几年。人走了之后，不能在火星上呆太久，做少量的工作就得回来。不能在上面过夜。因为它的温度太低了，和月球一样，还要等到火星对冲太阳这个离地球最近的“返程窗”，不然来回要花很长时间，而且旅程不是一年。两年。
《理学硕士》：现在大家都在谈论的所谓火星移民，难道还需要更长的时间才能实现吗？一万年或两万年有可能吗？
江景山：我想至少需要几千年。移民的前提是人类从地球到火星来回奔波，而且已经相当成熟，技术也很成熟。移民意味着人们到达那里时不必回来。要在那里创造生活条件，至少要建那边的人类村，每个人都可以分批去那里，比如一次至少几十个人。移民。
这里的重要问题是未来交付的速度。如果你能在几天内到达火星，那就接近移民了。美国等国提出要发展新能源动力汽车，其速度至少比目前的汽车快几个数量级。我国著名科学家、中国工程院原院长宋健院士在研究一种能在几天内上火星的飞行器时，已经提出要研究一种速度接近极速的飞行器。他的专着“航空航天方面”中的光。这需要很长时间，但我认为至少现在应该尽快开始研究。
《科学大师》：也有科学家提出要改造火星的生存环境。火星这么大，怎么改造地球环境？这个环境是指宏观环境还是微观环境？
姜景山：改造火星整体环境供人类居住几乎是不现实的，但我认为应该先进行微环境的建设。因为下一步，我们要建一个月球站。月亮没有大气层，人在上面。必须有生命支持条件和氧气。火星上可能有少量氧气，至少来自低密度大气，还有来自火星表面的水。这些组件可能比月球大。条件成熟时，也可以在火星上建造火星站供人类居住。
