環球熱文：探火新規劃紛紛出臺，一系列新挑戰需要克服

近日，我國公布2030年左右將實施火星采樣返回任務。與此同時，印度與俄羅斯聯合規劃火星探測，歐空局也提出了未來載人登火目標。一時間，各國規劃涌現，預示著火星探索新高潮為期不遠。那么未來火星探索將關注哪些新目標？為此，各國航天人需要研發和應用怎樣的新技術，以便克服新挑戰呢？

火星生命萬眾矚目

(資料圖片)

火星探測計劃肇始于1960年，在經歷了20世紀60~70年代的狂熱和80~90年代的沉寂后，在21世紀初再度迎來了一波探測高潮。目前，來自中國、美國、歐空局、阿聯酋等各方的9個火星探測任務正在進行中。而從各國和機構的最新火星探測計劃來看，未來國際航天界將在火星生命探測、火星采樣返回、火星衛星探測、火星演化歷史和載人登陸火星等5個方面開展重點攻關。其中，火星生命探測應該是最吸引大眾關注的項目之一。

祝融號火星車（照片來源：國家航天局）眾所周知，火星位于太陽系的宜居帶內，是地球的“近鄰”，兩者同屬類地行星，體格、自轉周期、元素構成等都非常接近。因此，在人類各文明的早期神話傳說和近現代科幻作品中，火星文明和火星人都是永恒的主題。有趣的是，爭取發現火星生命也是火星探測的最初驅動力，促使蘇聯和美國在航天時代伊始就投入大量資源到火星探測任務中。

如今，國外的“火星快車”“鳳凰號”“勇氣號”“機遇號”“好奇號”等多次在火星表面發現了水、甲烷、地表含碳有機分子等生命支持要素。藍莓狀石頭和鵝卵石、古河流三角洲遺跡、火星南極地下液體沉積物（近似地下湖泊）等相繼被發現，印證了火星曾存在大量液態水的痕跡。甚至不時有研究者表示，在地球收集到的火星隕石上發現過疑似古老生命遺跡。

隨著航天技術進步，新一代火星探測器搭載了更先進的儀器，正在火星表面揭示更多支持火星生命曾經存在的證據。根據已有的任務規劃，歐空局的羅莎琳德·富蘭克林號火星車的重要使命是挖掘地下2米深的火星土壤樣本，尋找微生物的潛在痕跡。這輛火星車以早年發現DNA分子結構的英國女科學家命名，科學界對它的期待可見一斑。

歐空局的羅莎琳德·富蘭克林號火星車已多次推遲發射。（照片來源：歐空局）從另一個角度考慮，即使火星生命探測無果而終，人類對于火星環境的認知仍會大大加深，從而有利于未來局部改造火星，支持載人登火活動。

采樣返回群雄爭先

歷史上，火星探測經歷了飛掠、環繞、著陸、巡視等任務演化過程，尤其是著陸和巡視任務直達火星表面，極大豐富了人類對火星的認知。美國好奇號、毅力號火星車甚至攜帶了激光器和遠距離化學成分分析儀器，可深入研究科學家感興趣的巖石樣本。

美國媒體公布的火星采樣返回方案示意圖。然而，類似先進探測方式固然能夠顯著提升對火星樣本的研究能力，但激光沖擊和蒸發等必然對樣本造成破壞，可能會讓研究“失準”。此外，火星車搭載的研究儀器高度集成化、小型化，很難達到地球實驗室內級別的探測精度。在實際操作中，火星車還需要投入大量資源用于確保自身運動和通信等，對某個實驗的資源分配極其有限，嚴重限制了科研成效。

因此，各航天大國都把火星采樣返回作為下一階段的重要目標。例如，美國毅力號火星車已采集并封裝了多管樣本，拋放到火星表面。未來，西方新型火星著陸器、火星車、火星無人機等將密切配合，從火星表面發射樣本到環火軌道，經在軌交會對接，實施火地轉移，通過一系列復雜的航天任務，力爭在2033年將火星樣本送回地球實驗室。我國也明確了將在2030年左右開展火星采樣返回任務。

如果科研人員認為短期內火星采樣返回難度過大，那么還有退而求其次的目標——火星衛星。

火衛一福波斯和火衛二戴莫斯被認為很可能保存了大量火星系的古老演化片段，研究它們有助于深入揭示火星系的漫長歷史。例如，這兩顆衛星的來源在科學界一直有爭議。有觀點認為，它們是被火星引力從太陽系“俘獲”而來的。也有觀點卻認為，火星被撞擊后向太空中拋灑大量物質，部分殘余形成了這兩顆衛星。

這兩顆衛星的體量都非常小，較大的“福波斯”平均半徑也僅有11.2公里，自身引力場極弱，采樣返回任務難度明顯低于火星表面。

正因如此，蘇聯/俄羅斯曾投入海量資源到火星衛星探測中，盡管多次采樣返回任務不幸失敗，但福波斯任務至今仍是俄羅斯火星研究重點。

與此同時，更多航天勢力瞄準了這兩顆衛星。比如，在小行星采樣返回領域頗有建樹的日本已開啟了福波斯采樣返回、戴莫斯飛掠探測方案。基于“隼鳥1號”和“隼鳥2號”的成功經驗，科學家對此期待很大。此外，加拿大航天局通過與商業航天力量合作，計劃開啟火衛一偵查和國際火星探測任務，爭取加深對火星衛星的認知。

揭示歷史造福人類

毫無疑問，在火星采樣返回任務成功后，借助地球上的大規模實驗室和專業設備，人類對火星樣本的研究效率必將遠遠超過火星車，這就為進一步揭示火星演化歷史提供了可能。

事實上，研究火星演化歷史對于人類加深認知地球有著無法取代的作用。越來越多研究表明，火星曾擁有大量地表水、較稠密空氣和一定含量的有機物，但如今已變成荒涼星球。尤其是磁場近乎消失，導致整個行星喪失庇護，水和大氣快速流失，再無孕育復雜生命的可能。

近年來，MAVEN“大氣專家”、ExoMars/TGO微量氣體探測器、洞察號著陸器等國外任務聚焦于火星演化歷史，從高層大氣解析到地質內核研究，力爭全方位揭示火星現狀背后的科學秘密。

放眼未來，更先進的探測器、更精密的儀器、更強大的通信能力都將顯著提升采集火星數據的質量和數量，從細節中尋找更多蛛絲馬跡。比如，歐空局ExoMars系列將搭載更先進的微量氣體和有機物探測儀、地下雷達等設備，立體化揭示火星的秘密，進而對照深入研究條件類似的地球。

正如先賢所言，人類不可能永遠生活在地球“搖籃”里，對火星環境和演化規律有比較充分的了解之后，載人登陸火星，建立“火星家園”，堪稱火星探測的遠大目標，必將成為人類航天史的不朽里程碑。

不過，基于當前的航天推進系統、太空運輸系統、空間輻射防護與生命維持系統等技術水平，載人登陸火星仍面臨很多困難。比如，漫長的任務時間必將導致系統規模龐大，對工程技術安全及航天員身心健康都會產生不少隱患。

因此，載人登火若想成真，還需要取得諸多革命性進步，有必要在以航天科技為代表的工程技術、以行星科學為代表的理論科學、以組織社會學為代表的人文科學等方面全面突破。

具體而言，從重型火箭和新概念航天動力研發到火星土壤模擬，從火星著陸技術升級到航天醫學進展，從航天員選拔優化到較長時間隔絕環境下的心理學研究，有待突破的技術幾乎涉及當代各個學科的前沿領域。

面對龐雜的需求和艱巨的任務，航天科技發展模式很可能也會發生變化，不僅要集中核心資源，攻克關鍵難題，還要積極引導并融入全社會各行各業的優質資源，共同推動偉大事業。

必須承認的是，現有技術距離載人登陸火星還相差甚遠，但國際航天界正把它作為一個清晰明確的發展目標，扎實推進。也許，到21世紀中葉，人類就有望登上火星，實現從“地球物種”到“行星際物種”的偉大轉變。（作者：史瓦西）

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