圖為演示火星車從著陸巡視器分離，開到火星表面。圖片來源：新華網(wǎng)

中國首次火星探測任務(wù)將于2020年實施，一步實現(xiàn)“繞、著、巡”的目標。今天，中國火星探測器外觀構(gòu)型首次對外公布。登上火星時，這輛火星車將面臨哪些挑戰(zhàn)？科研人員打造了哪些“黑科技”？它又將執(zhí)行哪些任務(wù)？

今天，火星探測工程火星探測器總設(shè)計師孫澤洲，火星項目辦顧問、中科院院士葉培建接受《中國科學(xué)報》記者采訪，對中國首次火星探測任務(wù)進行了大揭秘。

一次艱難的“旅程”

2013年，我國成功發(fā)射“嫦娥三號”探測器，首次實現(xiàn)了月球表面的軟著陸。這對火星探測器的著陸提供了一定基礎(chǔ)。

不過，由于火星距離太陽遠，加之表面崎嶇程度和土壤承載特性遠比月球復(fù)雜，火星車將開展一次艱難的“旅程”。孫澤洲介紹，該火星車的設(shè)計壽命是三個火星月，相當于地球上的92天。在此期間，火星車面臨能源、保溫及對地通信等三大生存問題。

火星軌道器外觀圖。圖片來源：新華網(wǎng)

“火星距離太陽遠，就必須想方設(shè)法獲得更多太陽能?！彼硎尽榇?，科研人員為火星車設(shè)計了四個面積較大的太陽翼，如同四扇“翅膀”，幫助它在火星上自由翱翔。而火星的夜晚溫度僅有零下100多度，必須依靠這四扇“翅膀”白天收集足夠的太陽能，以供夜間保暖。

為解決對地通信問題，科研人員則主要依靠在軌環(huán)繞器作為數(shù)據(jù)中繼。

同時，葉培建表示，火星上局部和全球性的沙塵暴也將為火星車開展表面巡視探測帶來困難?！鞍ㄔO(shè)計自主休眠和喚醒功能等?！?/p>

在科學(xué)家們看來，火星上客觀環(huán)境極為復(fù)雜，帶來了火星探測極大的風(fēng)險。“以人類現(xiàn)有的技術(shù)，還不可能完全應(yīng)對可能的極端天氣，只能盡最大努力規(guī)避這些影響。”孫澤洲說。

中國制造“黑科技”

接受采訪時，孫澤州向《中國科學(xué)報》記者透露，此次火星探測器的設(shè)備百分之百為國產(chǎn)化，元器件國產(chǎn)化率也超過百分之九十。可以說，和此前的探月工程一樣，火星車也是不折不扣的中國制造。

據(jù)悉，這臺火星車重約200公斤，而此前“玉兔號”大約為100多公斤。

中國科學(xué)家為克服火星惡劣環(huán)境、獲得更多科學(xué)信息，獨立自主地打造了多項“黑科技”。

例如，火星車使用的熱控材料便是新型的保溫材料“納米氣凝膠”。孫澤洲指出，在一般地球軌道衛(wèi)星或者真空中運行的航天器上，大多使用看起來金燦燦的熱控材料。不過，因為火星表面有稀薄的大氣，必須針對這一特殊的太空環(huán)境采用新的保溫材料。“納米氣凝膠這種材料很輕，有非常好的隔熱性能。”他說。

此外，火星車在材料商還采用了鋁蜂窩夾層材料、鋁基碳化硅、復(fù)合纖維材料等多種新材料。

火星車駛離著陸平臺后，將探測火星的形貌、土壤、環(huán)境、大氣，研究火星上的水冰分布、物理場和內(nèi)部結(jié)構(gòu)?！盀榇?，火星車搭載了13臺（套）科學(xué)載荷?！睂O澤洲說，“包括不同分辨率的火星遙感相機，進行火星淺層結(jié)構(gòu)探測的淺層雷達等?！?/p>

邁出深空探測的又一步

目前，火星探測器關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)被各個擊破，已經(jīng)進入工程研制階段。葉培建表示：“2020年下半年，探測器擇機發(fā)射，到建黨100周年前將到達火星?！敝扅c區(qū)域已經(jīng)初步確定在火星北緯低緯度地區(qū)，即北半球赤道附近。

火星車采用了“四段式”的著陸方式，包括氣動外形減速、降落傘減速和反推發(fā)動機動力減速和緩沖等階段。

葉培建指出，火星探測任務(wù)的實施將進一步推進我國深空探測工作?！澳壳?，以無人探月、火星探測為代表的深空探測正在并行發(fā)展?！彼赋?。無人探月明年即將發(fā)射嫦娥五號，2018年嫦娥四號將著陸月球背面，將來可能還有嫦娥六號、七號要去月球南極和北極。在他看來，這些任務(wù)的實施不僅提升了我們到達月球的技術(shù)，也可能推進我們對月球上資源的利用，為載人登月作準備。

與此同時，開展火星、木星的探測也將是深空探測的重點。“對地球以外其他星球的認識，需要人們長期不斷地積累?！比~培建期待，“中國首次火星探測任務(wù)能推動人類對太空的了解?！?/p>