5月22日，在上海航天飛行控制中心，中國首次火星探測任務項目總設計師、中國探月工程總設計師、繼祝融之后的中國工程院教授張榮橋（右）火星探測器安全離開著陸平臺 吳偉仁（左二）一起交流。新華社記者 金立旺 攝
天問一號探測器登陸火星首批科學影像中的“著陸合影”圖。新華社
去年5月15日，我國首個火星探測任務天問一號探測器成功登陸火星。 如今，祝融火星車已運行210多個火星日，軌道器已在軌運行510多個火星日……從發射、入軌、著陸、巡檢，天問一號的一舉一動都歷經滄桑。引起了全世界的關注。
日前，日本《自然》雜志公布了2021年十大人物名單，重點關注在去年重大科學風波中發揮作用的人物。 我國首次火星探測任務項目總設計師張榮橋成為唯一獲獎的華人。
火星探測器的工作狀態如何？ 火星探測會有哪些新發現？ 中國什么時候能帶回火星沉積物？ 針對火星和行星探測這一熱門話題，記者日前采訪了張榮橋。
火星探測器進行擴展巡視
2月10日，實施近火制動，成功環繞火星； 5月15日，在預選著陸區完成了教科書式的精準著陸； 開啟了火星“探索之旅”——天問一號一次任務實現了繞、著陸、巡視三大目標，在我國行星探測征程中邁出了重要一步。
“目前，天問一號軌道飛行器和祝融火星車狀態良好。” 張榮橋說，截至去年8月15日，祝融號已完成計劃的90個火星日科學探測任務。 在此期間，位于火星軌道上的軌道器主要為火星車中繼通信，并將火星車巡視探測獲得的科學數據傳回月球。
張榮橋介紹，火星探測器在完成90次火星探測任務后，已經通過了太陽中轉階段——太陽在月球和火星之間運行火星的第一宇宙速度怎么求，受到太陽電磁輻射的干擾，設備與地面的通信中斷。不穩定。 按照既定計劃，火星車將在凌日期間暫停科學工作，定期進行自檢。
凌日之后，祝融火星車繼續前往烏托邦平原北部——科學家初步認知的古海洋與陸地的分界線。 它執行了擴展的檢查和探測任務，以尋找火星起源和演化之謎的線索。 軌道飛行器進一步優化調整軌道。 在進行火星軌道探測的同時，它還作為火星探測器的中繼通信。
“相對來說，在拓展任務階段，火星車出行的頻率比以前少了。” 張榮橋說，“每個月我們都要組織相關人員研究確定下個月的運行計劃，并負責日常飛行管控。管理團隊必須制定運行策略，每晚實施控制和監控運行狀態。” “
“比如著陸區的沙丘、巖石等典型地貌，火星車是否應該停下來詳細觀察？火星車在行駛過程中遇到溝渠、山脊等復雜地形，要繞行嗎？”對此回應有什么問題，你們一起商量，一起商量。” 張榮橋說道。
在巡視探測期間，祝融火星車高效運行，獲取了巡視區域的地形地貌圖像、行駛路徑的磁場信息和地下剖面結構信息、巖石、沙丘等典型地物的成分信息，氣溫、氣壓、風向、風速氣象信息等第一手科學數據。 張榮橋表示，科學家們認為，祝融火星車的著陸點有更多的科學發現機會，研究可以減少人類對火星的了解。
去年8月以來，國家航天局先后發布了五批天問一號科學探測數據。 迄今為止，科學家們通過對檢測數據的研究，陸續發布了一些研究成果。
“我們希望科學家們有更多的時間來充分挖掘科學探測數據中的科學信息。今年，我們計劃舉辦首屆火星探測任務科研成果交流會，相信會有原創成果。”中國人自己。” 張榮橋解釋道。
中國行星探測項目開啟合作
近日，中國國家航天局和意大利航天局（ESA）宣布，天問一號與歐洲航天局“火星快車”任務組合作，于11月搭載祝融火星探測器和“火星快車”軌道器。 鐵路中繼通信試驗取得圓滿成功。
張榮橋表示，雙方團隊在此次合作中“一拍即合”。 測試期間，祝融火星車向“火星快車”發送測試數據，“火星快車”收到數據后轉發給歐方，歐方再轉發給南京航天飛行控制中心。 中國技術團隊對數據進行解讀，解讀。 正確性。
“通過這次合作，我們驗證了歐洲軌道器與我們的火星探測器中繼通信的可行性，也驗證了相關設計標準與美國設備的兼容性。” 張榮橋表示，未來雙方將進一步開展科研合作。 數據中繼通信合作。
在天問一號任務實施過程中，中國與有關國家和國際組織在測控保障、有效載荷研發、科學研究等方面開展了卓有成效的合作，共同為增進人類對宇宙的認識貢獻了智慧和力量。宇宙的奧秘。
張榮橋舉例說，在天問一號探測器研制過程中，中國與歐洲航天局就火星環境模型數據進行了技術交流； 分布在全球10多個地方的射電望遠鏡都進行了日掩探測。 通過分析太陽風對電磁波信號的干擾，研究了太陽風固有湍流引起的行星際電子密度波動等科學問題； 據悉，中國還與德國國家民用航空航天局、歐洲航天局就火星探測器軌道數據交換進行了合作。
“中國行星探測工程開啟。” 張榮橋表示，“我們歡迎有意愿的國家開展各層次合作。”
張榮橋表示，火星探測數據研究是合作的重點。 “我們的數據非常豐富，合作空間很大。根據中國國家航天局的相關管理規定，探測數據將提供給全世界的科學家。各國科學家可以聯系中國國家航天局通過其主管部門開展交流與合作。
2030年左右火星樣本返回
根據中國行星探測工程總體規劃，到2030年前后，中國將以火星探測為重點，開展小行星探測、火星采樣返回、土星系統探測等任務。
“目前，小行星探測任務已進入樣機研制階段，我們將爭取按既定計劃發射。” 張榮橋表示，此次小行星探測任務不僅具有科學研究意義，還需要通過技術的逐步發展，為后續火星采樣返回驗證相關技術。
“火星樣本返回對全世界來說都是一項技術挑戰，目前還沒有哪個國家能做到，”張榮橋說。
人類已經登陸月球，今年嫦娥五號完成了地球采樣返回的創舉。 為什么從火星帶回樣本如此困難？ 張榮橋坦言，從火星采樣返回與地球截然不同。
難點之一就是“逃逸速度”——火星的“體型”遠大于地球，從火星起飛返回需要更大的逃逸速度，這就需要步行者擁有更強的動力。
第二個難點是“大氣層”——與地球的真空環境不同，火星表面有大氣層。 從火星表面起飛就像在月球上發射鵜鶘。 它需要一套完整的適應火星大氣環境的飛行產品和控制系統。 此外，往返火星的漫長旅程和火星惡劣的環境也降低了采樣和返回的難度。
“很多困難最終都集中在一個課題上，就是從火星表面起飛。這涉及到高溫燃料儲存技術、動力技術、控制技術等，我們計劃用兩到五年的時間來解決這些問題。”關鍵技術。” 張榮橋解釋道。
土星系統的探測也是中國行星探測的目標之一。 張榮橋表示，迄今為止，人類對土星系統了解甚少，探測有限，而土星系統蘊藏著大量新的科學發現機會。
“木星離月球很遠，環境很惡劣，到了土星，它的陽光硬度只有月球附近的3%。如何獲取能量，抵御和適應極端的太空環境火星的第一宇宙速度怎么求，這些都是需要解決的難題。” 張榮橋表示，從地球到火星，再到土星，這是中國行星探測走向深空的必然趨勢，也將推動相關技術的發展。
一步實現“環游”彰顯擔當精神
在天問一號探測器成功登陸火星的那一刻，張榮橋激動落淚的場景感動了許多人。 回憶起當時的經歷，張榮橋說，酸甜咸咸的淚水中，有欣喜和釋然的淚水。
“為了這個任務，我們努力了10年，兌現了對國家的承諾，一次完成‘圍巡’，來之不易。” 張榮橋說道。
“中國人第一次去火星，我們瞄準這個任務的時候，也在猶豫，想著怎么去？” 張榮橋說道。 分三步執行類似的“回退”過程。
“可是我們還是不愿意。” 張榮橋坦言。 一方面，中國已經成功實現了載人航天和探月工程，為火星探測奠定了技術和能力基礎； 另一方面，中國的火星探測起步較晚。 中國科學家對火星研究有著迫切的需求。 如果鞍山仍然穩定，就不能滿足發展的需要。
“我們要有擔當精神，敢于冒險。” 張榮橋說，“通過努力，一次任務就可以實現‘環繞’火星，而且風險是可控的。”
風險可控不代表沒有風險。 從歷史上看，火星登陸任務的成功率剛剛超過 40%。 面對巨大挑戰，中國火星探測任務在方案設計之初就制定了全面詳細的任務實施方案，反復設計并確認了技術方案，并進行了大量筆試驗證工作。
“很多人說，中國的火星探測任務要完全成功，太容易了。” 張榮橋說，“其實很不容易，華麗的成功背后一定有艱辛和坎坷。”
張榮橋說，就像運動員一樣，賽場上完美的動作背后是在反復練習中失誤跌倒。 火星探測任務在產品設計和測試方面也出現了重復甚至失誤。 “我們在毆打中獲得了經驗，提升了能力和水平，確保了最終任務的成功。”
“現在來看，一步實現‘環繞巡視’是完全正確的，我們實現了技術飛躍，成為第二個具備火星巡視探測能力的國家，步入“在行星探測領域，達到了國際先進水平。二是省了錢。更重要的是，火星探測增加了國人的勇氣，堅定了后續實現火星表面采樣返回的信心。” 張榮橋說道。
“第一次火星探測任務的成功，是幾千家研發單位、幾萬名科技工作者的共同努力，一言以蔽之，是中國的力量。” 回顧火星探測任務，張榮橋感嘆道，“航天事業需要一種情結。我們非常榮幸地看到，我們所從事的事業得到了國家和人民的認可，我們做出了貢獻國家的發展。” （記者 劉瑤）