火星是太阳系八大行星中第四颗，是一颗类地行星。古时分，我国人一贯称火星为荧惑星，意味着莹莹火光，离离乱惑之意。在西方一贯用古希腊神话传说中英雄名字命名火星。真实的火星是什么姿势的呢，在人造卫星上看，火星上面既有像沙漠、像流过河流的戈壁滩，也有山丘等地貌。火星上的河流是没有液态水的，但是在火星南北极下面有许多冰川地下水。

 

火星的地质情况跟月球是非常靠近的。火星的大小介于地球和月球之间，重量大约是地球的非常之一，体积恰当于地球的六分之一。在火星上一年大约恰当于地球上两年。

 

我们都非常想知道地球的以前与未来。有一门学科叫比较行星学，经过比较八大行星中其他行星演化的情况来看地球的以前跟未来。在约45亿年前，世界构成的初期，火星和地球是相同的，它的表面也是有流水，到了30亿年前左右，地球上出现了光合作用，发作了生命。火星到后边水消失了，变成了一个又冷又干的星球。所以探求火星的气候变化以及地质的演化，关于保护地球，拓展我们人类生计的边境，有非常重要的意义。火星是我们整个深空勘探领域，除月球以外的第二个重要研讨的星球。

科学家想要看火星的什么？要从三个方面看：生命、气候、地质。

我们先要知道，在火星上面是否有过生命的出现，有没有生命的一些痕迹。第二个方面，由于火星上是有大气的，了解火星气候演化的进程以及前史很有意义。其他是研讨火星表面和地质演化的进程，能够更好地帮忙了解地球的前期演化前史和生命的来历。

火星探险

整个深空勘探都是在科学政策牵引下，结束探求与技术相结合。

记住当时做嫦娥项目的时分，欧阳自远院士说过一句话，假设科学家把探求的政策想清楚了，在技术的支撑下，才华结束这些科学的期望。实践上世界上的科学界，对世界的探求也是走的这样一条路。

火星勘探风险是很大的，我国2020年要发射一颗火星勘探器。但实践上在2011年，我们随从俄罗斯的福布斯-土壤勘探器现已搭载过一颗火星勘探器，这颗火星勘探器是由上海航天八院研制的，很不幸这个发射器升空往后，由于俄罗斯人过早的把计算机系统转入自动的导航方式，效果由于里面的软件有点bug，导致勘探器没有脱离地球轨道，变成了地球上的一颗卫星，而且轨道不高，所以抢救了几个月往后，这颗卫星终究坠入大气层就毁掉了。从整个世界来说，火星勘探的成功概率不到50%。

2020年我国第一次用全新研制的长征五号火箭，要一次结束绕、落、巡这三个政策，难度非常大。美国的海盗1号和海盗2号，在1976年第一次成功进入火星轨道，下降到火星上去。现在火星勘探以美国为主，然后是欧盟ESA、日本，我们也期盼着，2020年往后我国的火星勘探越来越多。

 

从上面的图中能够看到，环绕着水的寻找，人类从环绕器的三个勘探器加上“机遇号”火星车，展开了许多研讨作业。环绕着可居住性发射了轨道勘探器、微量气体勘探器以及“猎奇号”火星车，进行了各种勘探活动。最近一次人类成功在火星上下降的是“观察号”火星着陆器，它是研讨磁场和大气是怎样的情况、多久消失的，其他还要进行类地行星的研讨。

不论是NASA、ESA仍是我国，着陆器或许火星车，其实都是要研讨可居住性和生命的痕迹。现在现已做了寻找水的探险，水是必定有的，但是水不在表面，在火星表面的底层，这点在现在科学研讨效果中是百分之百承认的，由于在火星上既发现了水流的痕迹，还测到氢的元素。第二个是可居住性，火星上二氧化碳、水这两个元素比月球环境要好许多。第三个方面，火星以前终究有没有生命存在，这个研讨做的比较少。

探求火星的应战

我们要去火星的探险和月球的探险有很大的差异。

第一个，火星距离很远，最远逾越4亿公里，近的时分约是5500万公里，一般选择在大约8000万公里的距离发射勘探器。第二个是温度，到了晚上会非常冷，抵达零下143摄氏度，白日最热的当地在赤道附近，也就是35摄氏度左右。其他大气非常淡漠，而且还有沙尘暴。

环绕这三个特征，工程师怎样处理呢？

不是每时每刻飞去火星都是适合的，由于我们要找一个距离适合的时间，每隔26个月有一个火星发射窗口。我们国家本来在2018年准备发射一个火星勘探器的，但是由于种种原因没有搞成，后来就拖到2020年。2020年的夏天，不论是欧洲、美国仍是我国，都将往火星发射自己的勘探器。飞到火星要花7个月的时间，从地球去月球只需求9天。在火星上要10多分钟才华把一个信号传输回来，而且信号传输的速率是很低的，我们现已用上了5G，速率非常高，但是火星到地球也就是百k量级的比特，低传输功率约束了科学的探求。

落到火星上往后边临三个应战。

第一是沙尘暴，沙尘暴来了往后，火星车有必要要把自己保护好，否则整个仪器会被掩盖掉。而且沙尘暴来了往后，太阳能帆板上面的沙尘会下降动力的转化功率。

第二是光照问题，由于火星离太阳很远，在火星上接收到的太阳光能量只需月球表面的40%。我们国家的月球车是两块帆板，但是我们的火星车要由四块帆板构成的，这样才华能量坚持大致恰当。

第三是火星上的重力，月球的重力只需地球的六分之一，但是火星重力没有那么小，在火星上面要跑相同重量的火星车，需求的能量也比月球上要高。这三个问题给火星车的运用带来了一些新的问题。

我们要去火星上的一个当地，首要要去选择着陆点，这是非常重要的，先从工程上来说，既不能是孤岛，又不能是陡坡，还不能是非常软的当地，不能让火星车下去就无出路、倾倒、或陷进去；其他，由于火星上有高山、峡谷，不能进去往后把太阳挡住了，没有光照就没有动力；而且还要考虑到通讯，从科学家的角度，非常期望去的方位有很好的科学研讨价值。

下图是美国NASA七次火星勘探的着陆点，我们能够看到2020年我国预定着陆区是在这两个当地（赤色符号），为什么要选两个预定着陆区？由于火星上有不承认的大气流和风暴，我们要根据实践情况来进行下降。左边的下降区的长处是我们会跟美国NASA的着陆点比较靠近，我们都会在一块大的区域来一同对火星表面进行探求和研讨，科学数据能够进行世界化的同享。

我国2020年预定着陆区

着陆进程是最触目惊心的。我们我国月球勘探30分钟叫“黑色30分钟”，在火星上有“惊骇7分钟”，现在在世界上有三种下降办法，一个叫气囊式，“勇气号”、“机遇号”都采取了这种办法——一个气囊下来往后弹跳，终究用不倒翁的原理翻开，保证火星车从里面出来。第二种办法是支架式，恰当于有四条腿，像一张桌子一个板凳相同下去，当然先是下降伞，由于有大气所以都要用下降伞，差异在于挨近火星表面的时分。第三种是起重机天抓式，由于火星表面的各种坑、石头特别多，支架式落在石头上会翻身，那车就要翻掉了，所以采取了一种像直升机相同，能够把火星车放下来，上面的着陆器平移，来找一块相对平坦的区域。

气囊式着陆

我们国家的计划是什么？由于我们有必要自给自足，所以我们也进行了创造。

我们把支架式和起重机天抓式相结合。我们的着陆器也是有四条腿，也有下降伞，但是我们四条腿的着陆器自身具有避障的方式，能够自主避障平移。这项技术是在探月工程里面来做的，探月工程着陆器在100米悬停的时分，在50×50米的区域，能够在250毫秒内对月表区域进行三维拍摄，然后找一个平坦的区域平移下降下去。嫦娥四号能够成功的落在月球的反面，月球反面的情况我们事前并不知道，由于月球反面陨石碰击坑非常多，由于有了这项技术，地形不论多么凌乱，都能够进行自主避障。2020年我国火星勘探计划，用了嫦娥奔月的技术，再加上载人航天回来大气层的下降伞减速两项技术的结合。

火星表面的元素勘探

NASA“猎奇号”上面搭载了α粒子X-射线光谱议，用激光枪击打物体的表面，做岩石矿产质成分的测量，首要来承认是否有水，是否有适合于生命存在的环境。我国的“玉兔一号”月球车跑了没多少米，“玉兔二号”到现在就跑了100多米。在火星上跑的时间最长的火星车现已有六年了，就是NASA “机遇号”火星车，它跑了45公里，在遭受一次巨大的沙尘暴往后，终究宣告它的任务结束。

NASA机遇号火星车

我们国家的着陆器上面搭载了许多设备，一共有30公斤的有效载荷。我们课题组研讨的是物质成分勘探仪，在上面占了16公斤，个头非常大。其他的还有导航相机，气象站等一些测量设备。

物质成分勘探仪是用来做什么的？它是用激光集合石头部分，气化发作等离子体（等离子体是原子里的外层原子脱节原子核绑缚成为自由电子，是一个电离的进程），等离子体在冷却进程中会辐射出原子光谱，原子光谱代表这个元素的“指纹”。只需能测到等离子体冷却进程中发作的光谱曲线的方位，就能知道它代表什么元素，信号的强度能够反映元素的含量。这就是激光诱导等离子体光谱技术。元素周期表里面绝大部分元素都能测，一次激起就能一同勘探多种元素。

除了用激光激起物体元素以外，还有被逼的短波红外光谱测量。被逼的短波红外光谱测量经过光谱分析进行分子层面的测量，能够测化合物的成分。

这个仪器上面有一个二维指向镜，能够摇头摆尾处处看。我们的月球车上面的光谱仪装在车上动不了，终究是车到哪里只能看哪里，玉兔一号的车轮子坏了停在那里，终究只能永远看一个当地。我们在火星车上面弄一个能够动的镜子，这样哪怕火星车不动了，还能够处处看。这个黑色的里面是一个望远镜系统，里面还有激光器，终究有个定标板。跟美国比较我们少了一个拉曼测量的功用。

我国的着陆器与火星车

火星勘探是由环绕器与火星车相结合，我们要进行星地的联动勘探。也就是说在环绕器上还要再装一个光谱议，和火星车上的主被逼结合，两个进行比对测量。在环绕器上装了一个火星矿产光谱分析仪，是一台推帚式的分子光谱勘探设备。这个光谱勘探设备能够供应多个波段的光谱信息，还有一个图像信息。

光谱测量能发现什么？我们以嫦娥四号为例说明。假设说月球是个白煮蛋的话，蛋白里终究装了什么？实践上大型的固态天体都存在这样的问题。科学家假定月幔和地幔是相同的，那么里面应该有橄榄石存在。嫦娥四号的着陆点非常巧，首要我们选择了一个艾特肯盆地，这是最陈腐的碰击盆地之一，一同落的那个当地冯·卡门碰击坑是个二次碰击坑，所以它有机遇经过陨石的碰击，把月幔里深层的物质抛射到月球的表面。也非常巧，玉兔二号正好下降到了这个区域，经过对两个勘探点土壤的光谱勘探，获得的数据闪现嫦娥四号着陆区的月壤物质中，橄榄石相对含量是最高的，低钙辉石次之。我们在实践数据搜集上面第一次证明了科学家的猜想，有新闻称我国发现了美国阿波罗计划都没有发现的一个新的科学发现。

我国的深空勘探

我国深空勘探规划

我国在2020年前现现已过嫦娥一号到嫦娥四号以及本年的嫦娥五号的发射，将结束对月球的“绕”、“落”、“回”第一个三部曲。在2020年往后2030年前，我们国家行将进行月球南极极区资源的开发利用。上个月特朗普给美国NASA增加16亿重返月球的经费需求，在2024年前美国要重返月球，要把第一个女宇航员送到月球，送到月球的南极极区。

为什么要去极区？在月球的极区，由于是永久阴影区，外来陨石带来的水都储存在那里，没有挥发掉，是固态水，所以我们都想到极区建一个永久的实验站，在那里能够支撑我们的底子物质需求。我们国家在2030年前要实施月球极区资源开发利用实验，中心要有好几个实验，我们要去勘探月球南极，然后再降到月球南极，再把无人的装备装上去，在2030年之前首要仍是进行无人的科学考察，但是在后期会考虑有人的实验。

第二条线就是在深空勘探这条线，我们不能只关心月球，月球离地球太近了，火星是最适合改造成人类居住的星球，所以我们在2030年前还有两次火星的勘探任务，还要把火星的样本从火星带回地球。还有一个就是小行星，小行星带是阻挠地球冲出太阳系的阻碍，但是小行星带富含资源。打个比方，铂金是非常宝贵的，但是科学家经过远距离地舆观测，确认有单个小行星满是铂金，假设满是铂金的小行星被拖回地球的话，或许我们的戒指都不值钱了，而且有的小行星还富含水，所以小行星勘探、采样是现在深空勘探的抢手，日本在这方面做的比较好。我们国家在2030年前应该有一次小行星的勘探计划。

其他我们有个期望，就是要飞出太阳系，我们要进行一次木星穿越。《流浪地球》里面把木星炸了，我们在炸之前先要看一看，然后穿越木星，看看太阳系的边沿。这个是我们国家在2030年前的三个重要的深空勘探计划。

我们我国人在航天技术方面，是个后起者，东方红一号，1970年发射到现在短短的50多年。但是近些年跟着深空勘探整个计划的展开，我们我国人走向世界的号角也越来越响了。

我想人类探求不知道的期望，有非常大的热心。世界终究是怎样来历，怎样消亡的，我想不论效果怎样，人类的勇气和坚毅都将被镌刻在星空下。