我們為什麼要去火星

2020-07-24 光明網

天問一號探測器的成功發射，拉開了中國行星探測的序幕。探月之後，中國深空探測的步伐將邁向更遙遠的星球。

這時，很多人可能會問：行星探索的第一站，為什麼是火星？或者說，我們為什麼要去火星？目前，人類對火星實施了40餘次探測任務，為何對火星情有獨鍾？

要回答這些問題，得先從地球說起。

從太空看，這顆藍色星球是如此特別，甚至是一個很孤獨的存在。一直以來，人類都被這個終極問題所困擾：我們從哪裡來，要到哪裡去？這個問題也可以另一種形式來表述：地球是如何演變的？生命是如何誕生的？我們在宇宙中是否還有同伴？

「我們雖然生活在地球上，但僅僅在地球上去認識地球，肯定還是不夠的。」首次火星探測任務工程副總指揮、國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠指出，研究火星，對認識地球演變具有非常重要的比較意義。

為什麼？因為在太陽系八大行星中，火星是最「像」地球的那一個，環境與地球最為相似。

「有人認為，火星是地球的過去，地球過去就是火星的樣子。也有人認為，火星是地球的未來，地球在朝著火星的方向演變。」國家航天局探月與航天工程中心深空探測工程總體部部長耿言向記者解釋。

太陽系中有四個類地行星：水星、地球、火星、金星。它們與地球一樣，主要成分都是矽酸鹽，有固體表面。而木星、土星、天王星、海王星其它四大行星，主要成分是氣體，是否有固體表面現在還不確定。

根據目前對太陽系各個行星的探測，火星的物理性質和化學性質與地球最為相近。火星的自轉周期為24小時37分22秒，也就是說，火星上的一天與地球上的一天非常接近。而且，火星也是傾斜著身子自轉，自轉軸傾角為25.19度，與地球（約23度）十分接近。由於自轉軸傾角和自轉周期與地球相近，火星的晝夜長短及四季變化與地球也幾乎一樣。「在火星過日子與地球差不多。」耿言說。

此外，火星的表面溫度大約在零下133攝氏度到零上27攝氏度之間，在四個類地行星中，與地球最為接近。其他幾個類地行星，更熱或更冷，溫差能達到幾百攝氏度。火星的地貌特徵與地球也很像，擁有高山、平原和峽谷等多種地形，南方充滿隕石撞擊的高地和峽谷，北方則多是被熔巖填平的平原。

「還有一個關鍵是，有明確證據證明，火星上曾經存在水。」耿言說，火星上是否存在孕育生命條件以及火星是地球過去還是地球未來，成為火星研究重大科學問題。

除了科學研究上的考慮，選擇火星也是一種現實考慮，量力而行。

「從工程實施角度來看，去火星也相對更容易些。」耿言說，在太陽系各大行星中，火星與地球鄰近。基於現有航天能力，太空飛行器飛行約7個月可到達火星。去水星等其他行星，至少需要數年的飛行時間。因此，相比更遠的行星，火星探測的任務周期較合適。

儘管如此，火星探測任務的難度仍然很大。由於火星相對地球距離較為遙遠，對發射、軌道、控制、通信和電源等技術都提出了很高的要求。考慮到風險、成本等因素，地球太空飛行器到火星的最佳路線為1925年提出的「霍曼軌道」。由於該軌道每26個月才能出現一次，且最近「霍曼軌道」形成時間為2020年夏天，所以近期各國火星探測計劃均集中在該時間段。

據國家航天局透露，目前，多個國家或地區具備探測火星的技術能力，有的項目已在準備中，未來一段時間火星探測的「朋友圈」將更加壯大。而且，火星與地球有最接近的環境，使得機器人或人類進入火星成為可能。因此，在載人登月之後，火星成為人類登陸行星的首選目標。

「人類終將會長大，離開自己的搖籃。」中國月球探測工程首席科學家、中國科學院院士歐陽自遠如此詩意地表達對人類與火星未來的暢想——我們要將火星這顆紅色星球，改造為綠色星球，最後變成藍色星球。

（光明日報全媒體記者 陳海波）

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