我國計劃2030年前後完成火星採樣返回

近日，航太科技集團相關研究團隊表示，中國計劃2030年前後完成火星採樣返回。中國人探索太空的腳步正邁得更穩更遠。從全球視野看，目前人類已向火星發射了40多個空間探測器，人們對火星充滿了探索的熱情，火星探測史幾乎貫穿整個航太史。

火星是太陽系中與地球最相似且距離第二近的行星。大量探測成果表明，遠古的火星很可能與地球極為相似，經過漫長的演化才變成如今大氣層稀薄、溫度較低、水源枯竭的模樣。探測火星的地形地貌、地質構造、大氣特徵、氣候變化、內部結構和物理場等，不僅可以深入了解火星的起源和演化，還有助於推動對地球等其他行星演化規律的研究。從長遠看，探測火星可以為人類尋找新的資源。很多科學家認為或許有可能將火星改造成適合人類居住的第二個家園。

近年來，全球多國積極推進火星探測。在火星軌道，對火星進行普查的火星軌道器包括美國的“火星奧德賽”“火星勘測軌道器”“火星大氣與揮發物演變”、歐洲的“火星快車”“微量氣體軌道器”、阿聯酋的“希望號”以及中國的“天問一號”環繞器等。在火星表面，美國的“好奇號”和“毅力號”火星車、“洞察號”著陸器以及中國的“祝融號”火星車等都曾進行著陸探測或巡視探測。

這些探測取得了不少重要科學成果。根據“天問一號”環繞器獲取的數據，2023年中國首次火星探測火星全球影像圖發佈，為開展火星探測和科學研究提供了品質更好的基礎底圖。根據“祝融號”火星車的探測發現，火星表面數米厚的風沙塵下約30米和80米存在兩套向上變細的沉積層序，這揭示了距今30億年以來多期次水活動相關的火星表面改造事件和地質過程。“祝融號”還發現了巡視區存在距今約7.6億年的鹽水活動和現代水汽迴圈的證據，繪製出著陸區淺表80米之上的高精度結構分層圖像，發現了火星烏托邦平原40億年以來發生的水和風沙活動的新證據。

今年1月，歐洲“火星快車”的最新數據發現，火星地層中存在大量水冰。2023年，“火星快車”還發現火星地表下存在火山和岩漿運動。而熔岩與水相互作用就有可能創造出一個適合生物生存的環境。美國“好奇號”2021年在火星上發現未知的有機分子。“毅力號”2022年和2023年在岩石樣本及火山口上發現了有機物或其痕跡。此外，“毅力號”2021年首次在火星上利用大氣中的二氧化碳製成氧氣，這是人類首次在地外行星上制氧。

未來一段時間，人類探測火星將主要完成兩大任務，一是對火星進行採樣返回探測，對火星進行區域性精查，以確定火星上是否有水、是否有生命的痕跡等；二是完成載人登陸火星。這兩項任務史無前例，需要克服許多困難。

具體來看，火星採樣返回主要有兩大難點：一是如何在火星表面獲取樣品，然後從火星表面起飛上升；二是如何在火星軌道上完成上升器和返回器—軌道器組合體之間的交會和樣品的轉移，這對於探測器的智慧化設計提出了很高要求。載人登陸火星遇到的挑戰更大。火星距離地球遙遠，用目前的技術往返火星至少需要520天。無論是超重型運載火箭、能提供長期生命保障環境的載人火星飛船的研製，還是大品質載人火星飛船的著陸和上升技術，以及火星航太員的選拔、火星服的研製等，都考驗著人類智慧。

火星是一顆承載人類夢想的星球。由於火星的亮度等變幻無常，讓人迷惑，我國古人將這顆遙遠的紅色星球取名為“熒惑”。伴隨著人類深空探索事業不斷推進，我們相信，關於火星的諸多疑惑和密碼將會被逐步揭開。

（由全國空間探測技術首席科學傳播專家、北京空間科技資訊研究所編審）