浦江創新論壇《平行未來的N次元》對話八院陸希："你好，火星"

　　《平行未來的N次元》是浦江創新論壇的深度系列訪談節目，旨在展現科學家、科技創新者、行業領軍人的前沿研究與熱點思考。結合近期熱點話題「火星探測」，節目邀請到航天科技集團八院509所深空總體室主任陸希做客訪談間，揭秘人類探索火星背後的科學技術與未來願景。

　　到達火星究竟有多難？

　　火星表面是怎樣的景象？

　　人類探索火星的終極目的是什麼？

　　火星移民，未來可期嗎？

　　不妨聽聽陸希主任的分享。（以下為訪談實錄）

　　說到熱點科學問題，最近一段時間以來最熱的問題莫過於火星探索，7月23日我國成功發射了天問一號火星探測器，也從此拉開了我國行星探測的第一步。在整個火星探測任務中航天八院承擔了很重要的工作，陸希主任，您能給我們介紹一下八院承擔的具體工作是什麼嗎？

　　陸希：很高興能參加這次節目，也很榮幸能夠代表團隊和大家分享一下我們這次火星探測器特別是環繞器研製的相關經驗和歷程。在天問一號探測器當中航天八院承擔了環繞器整器研製的工作，環繞器是我們整個探測器兩個重要組成部分之一，另外一個是著陸巡視器。環繞器在整個飛行過程當中有不同的角色，一方面從地球到火星我們叫地火轉移端過程當中它充當的是飛行器，承載著我們的著陸巡視器一塊到達火星。到達火星之後我們還會進一步轉變我們的角色，變成一個中繼通信器，為著陸到火星上的火星車進行中繼通信。完成這項任務以後還會進一步調整軌道進入科學探測軌道，這又變成了一個探測器，開展對火星全球性的普查以及區域的詳查工作，這就是我們研製的環繞器的主要工作內容。

　　您剛才談到了環繞器是一個飛行器，從7月23日到現在，這個環繞器攜帶的著陸巡視器在天上的狀況是什麼樣的？他們現在奔赴火星過程當中距離地球有多遠呢？

　　陸希：因為我們從官方公布的數據來看，整個奔火路程從7月23日開始200餘天左右到達火星那一刻為止，大致有4.7億公裡的路程，我們可以換算一下，現在走過了數千萬公裡的路程，就距離來說我們前一段時間公開的數據達到了數百萬公裡的距離，探測器和地球現在已經有數百萬公裡的距離，也是中國太空飛行器離地球最遠的數據了。當然這個過程當中我們肯定還是在不斷地變化，因為軌道是很複雜的，也許每一天能走一點距離，但是具體距離變化數值是不一樣的，我們要關注官方公布的數據。

　　有的科學家將這條路稱之為行星際公路，從地球到火星的距離4億公裡是地球到月亮距離的1000倍，這個行星際公路肯定是特別危險的，像環繞器有什麼高強的本領能夠承擔這樣的重任呢？

　　陸希：從太空飛行器來說本身任何一個太空飛行器都要適應空間環境，我們傳統的衛星或者載人太空飛行器和其他一些月球太空飛行器來說，基本上就是地月系統的環境或者更多是近地的空間環境，而火星探測器要經歷的是從地球到月球之後再往遠走走到火星，距離在不斷增加，空間環境也在不斷變化，特別是太陽輻照長度也在時刻發生變化，我們外部環境也許是從北極到南極或者從東到西穿越了很長的距離，外部氣候環境、空間條件也是一直在發生變化的。首先這個探測器必須要適應這種大的變化和嚴苛的環境，環繞器本身又具備這個能力，可以抵禦外來環境的影響。

　　第二，必須具備能夠和地球進行通信、信息交互，自己探測一些未知的情況，對空間環境進行探測的能力，攜帶很多載荷來開展空間探測，這是它功能的一部分。最主要的是行星際公路上是非常危險的，有很多未知的情況，所以它必須要自己能夠有自己管理的能力，因為我們有時間環繞器和地球通信逐漸拉開距離以後會有通信延遲，有一些緊急狀態就要靠它自己處理，我們稱之為自主管理的能力。

　　第三，行星際高速公路，我們有一個目的地，到目的地以後必須要從對應的正確的出口下去才可以達到目的地。如果錯過了或者提前了，就到達不了目的地，到火星更是這樣，我們形成火星環繞軌道的機會只有一次，所以我們必須要具備能夠火星自動捕獲的能力。通常來說就是高速公路上要找準出口及時踩踏剎車才可以，剎車既不能太久也不能太短，必須要剛剛好，要不然就會錯過這個出口，下一次再來火星或者下次再到這個出口來就要花很長的繞行道路，還有可能到不了，最起碼要有環境的適應性，有對地通信探測能力，還有自動捕獲技術，這才是我們能夠到達火星的前提。 您剛才談到對火星的自動捕獲，環繞器和地球有很多的通信延時，所謂的程序都是它自主的嗎？不是受地面指揮的嗎？怎麼做到的？

　　陸希：它和地面有很多的溝通，但是溝通確實存在延時，我們自動捕獲的時候大致上探測器離地球有將近2億公裡，我們延時大致在11—12分鐘，來回超過20分鐘。但是我們自動捕獲的機會也就在半個小時左右，我們自動捕獲窗口也就是那段時間內，如果那個時間有什麼問題臨時交互是來不及的，所以都是事先交代好，大致按照這個預案來做，剩下的在真正自動捕獲踩剎車的這一瞬間完全是由它自主完成的。

　　火星環繞器終於到達火星軌道的時候，接下來還會做一些什麼樣的事情呢？還有一些什麼任務需要它完成？

　　陸希：根據任務設定，國家航天局公布的信息來看，到了自動捕獲之後還會有很多的動作，一方面我們會調整軌道到一個合適的軌道釋放著陸巡視器，我們承載著陸巡視器畢竟是要著陸火星的，我們把它送到火星環繞軌道上還不算完，要把它送下去，一定要降軌到火星進入軌道把我們攜帶的著陸巡視器放下去，馬上還要升軌回到原來的停泊軌道，之後還要進行軌道調整以便於能夠給火星表面的火星車進行中繼，中繼任務完成以後還要再調整軌道，我們就可以進行科學探測了，後面的工作大概是這幾部分。 聽您這麼一介紹覺得我們火星環繞器真是一個多面手，什麼活都能幹。目前我們國家第一輛火星車正在徵名，陸主任您有沒有想像過，如果我們乘坐那輛火星車到達火星表面，我們眼睛看到的火星表面是什麼樣的一種景象呢？

　　陸希：有想像過，也有一些科學家們研究可以給我們一些啟示，甚至一些電影上有一些反映，從科學研究角度來說我們知道火星表面有很多鐵的氧化物，它的表面顏色或許從我們真實感官來看是偏紅色的，也許我們看到的就是偏紅色的荒漠，現在在火星表面被證明沒有流動的水，暫時沒有生命活動的跡象，相對是比較荒涼的，而且火星表面平均溫度比較低，又荒涼又寒冷，沒有人煙，可能和我們國家西部有一些大漠的景象比較像，顏色上可能略有不同。當然火星南北部地形地貌是不一樣的，北部相對平坦一些，南部有很多高地山丘。看我們降落在哪裡，如果我們降落在平原上我們可能看到的是荒漠的景象，如果我們降落在山區可能看到的是崎嶇的山巒，如果我們降落在環形山周邊也許可以看到我們想去考察的隕石坑，可能是多種多樣的，想像一下西部荒漠的景象會比較接近於火星的景象，這是我的想像。

　　我現在特別感興趣的就是我們人為什麼對火星這麼感興趣呢？我們科學家探索火星的目的最終是什麼？

　　陸希：我談一點自己的認識，火星作為人在地球上可以觀測到的若干個行星來說，火星的觀測歷史是非常長的，我們國家以前古代也有觀測到火星的記錄，以前我們叫做熒惑，有這麼長時間的觀察史，大家對於天體未知的東西是很感興趣的，好奇是人的天性，我們追尋宇宙未知也是現在人一直在做的事情，無論那顆行星怎麼樣，只要它是未知的，都能引起大家的興趣去追尋這個未知，這也是人類得以進步的動力源泉。

　　第二，火星從現在勘測的跡象來看，無論是地面觀測還是天空中我們發射的望遠鏡看到的，比如哈勃這些都曾經仔細觀察過火星。還有人類幾十年來發射的幾十顆火星探測器對於火星探測數據拿到了以後做的研究，表明火星是太陽系當中和地球最為接近的一顆行星，雖然它條件很惡劣，但已經是和地球最為接近的了。人們可能一直在想，對於這種最為接近的天體，是否可以開闢成我們的第二家園，這是一個很自然而然的想法，大家都希望能夠有這麼一天這麼一個機會，我們有這樣的技術能夠把火星這個第二家園建立起來，也使得人類成為真正的跨行星的物種，真正「主宰」太陽系。

　　剛才談到了火星移民，您覺得未來是可期的嗎？它的難度在哪裡？

　　陸希：火星移民是一個非常熱門的話題，從科幻小說到電影還有大家茶餘飯後的談資，這個確實是大家比較關注的。我覺得在人類未來若干年中我們肯定有望走向另一個星球的，火星作為離我們最近的近鄰也是地球的姊妹星，必然地成為首選目標。應該說從科學上來說我們需要一定的過程使火星的環境地球化，從技術上來說人要過去之前也需要做很多的準備，從工程的角度我們也許可以把它講一個三步走。在我們設想當中第一步肯定是派遣機器人或者一些裝備到火星上去開展相關的實驗，不管你是要改變環境還是在上面建造一些人能夠居住的條件或者培育一些植物或者什麼東西，都要派一些先遣隊過去，我們做一些準備活動，這肯定是第一步。時間不太好說，可能需要幾十年上百年，也可能需要更久的時間。第二步，要進一步營造適合人居住的環境。人無非需要水、氧氣、生活空間、安全防護等等，生病了還需要治療，水和食物是生存的必需品，還有氧氣。第二步做一些局部的環境改造，或者我們有一個封閉的環境裡能夠形成自循環，可供生命存續的元素和要素能夠自己閉環了，營造這樣的環境。第二階段裡面可能它的後期可以派遣少量的人，比如1—2個或者3—4個人進行有人照料的科考站的這麼一項工作。第三步，才實現了大家一直在提的包括國外的馬斯克也提到的火星城市的建造，那是非常大的規模。只有基礎建設、消耗品建設、人類生存必需品建設達到一定規模才能夠真正實現城市村鎮的移民計劃。現在來說這個過程可能會非常漫長，但我覺得這個事情是可以期待的，這也是我們技術發展的驅動力，也是科學發展的驅動力，大家都有這個共同目標，瞄準一個可期的目標共同前進，這是我們科技增長不竭的動力。

　　陸主任，您看上去特別年輕，能不能談談您怎麼走上航天之路的，走上這條路最深的感受是什麼？在探測火星中作為一個深空專家您有什麼想對我們觀眾和聽眾說的嗎？

　　陸希：小時候可能每個人都有一個科學家的夢想，問很多小朋友們他們都說長大以後想做科學家，科學家行業不同專業也不同，我小時候父親是空軍，所以我本來一直是想是不是可以做一個飛行員或者和航空相關的工作，後來讀了書畢業以後進了航天院所，當然也是因為有一些機緣巧合，投了很多家的單位，航天院所也投了，後來因為專業有一些相近，正好也有人員的需求，我就加入到上海衛星工程研究所。當時深空領域正在起步，我們前期的一些工作包括後來深空探測的論證和這次環繞器的論證，當時剛剛開始，正是需要人員注入和大家一起努力的階段，我趕上這個好時候，加入深空的大家庭，和大家一起做這項工作。從小時候科學家的夢想到求學時候的具體專業，再到真正工作時候選擇了這麼一項職業和崗位，中間可能有一些聯繫和必然的成分在裡面，但也有一些是歷史的時機、當時的契機、大的環境所造就的。我們一路走來過程當中覺得做航天特別是深空探測還是需要有一定的定力和耐心的，有堅定的理念。深空探測任務本身論證試驗有很長，因為它很難，必須要認認真真地論證清楚才可以真正地付諸實施。第二，每一個深空探測任務實施的周期也比較長，一般的衛星我們發射到天上之後幾個月就可以交付給衛星用戶，他們可以進行使用。我們這次火星探測器光飛行就要將近7個月，後面還要一系列操作，真正開展科學探測是一年以後的事了。這個和我們平時的衛星和太空飛行器有很大的不同，做深空探測任務這群設計師或者小夥伴們必須要有共同的力量、信念，並且要能夠持之以恆，現在同事們也正是這麼做的，他們正在以自己的辛勤勞動用深空夢支撐我們國家的航天夢最終支持中國夢實現的努力過程當中。

　　以我們目前的科學知識來看，地球仍然是唯一存在生命的星球，地球本身也是一個有生命系統的星球，覺得我們在探秘火星的同時也要一起更加珍惜地球，愛護我們唯一的家園。

　　陸希：這個觀點我是非常同意的，之前我們也有一些科普活動和小朋友們說深空探測或者火星探測究竟要做一些什麼，我記得當初說這個分享的時候，我的PPT最後一張片子也是我們地球，告訴小朋友們雖然大家都有這個興趣愛好或者都有這個好奇心要飛向太空，但是回眸來看地球是我們唯一的家園，地球母親的安全或者它的持續發展是需要我們最先關注的。其實火星探測本身科學的目標也是開展比較行星學的研究，我們通過對於火星和地球兩個行星特性的比較以及可能發生的一些演變過程的建模，也許可以看到地球將要以什麼樣的形式發生變化。如果說火星是地球的過去或者未來，我們以什麼樣的方式能夠減緩地球發生一些不好的變化，使它更長久地保持現在良好的運行狀態，這也是深空探測重要的目的和目標。雖然我們是想去開闢第二家園，但我們也要守護好我們的第一家園，在這個基礎上我們的第二家園才有意義。

　　來源：新華網