从月球取样到火星取样 中国深空探索迎接更大挑战

喻菲、郭晨、赵金正

在嫦娥六号实现人类首次月球背面取样壮举后，中国勇于挑战深空探测更艰巨的任务：从更遥远的火星采回样品，探寻红色星球上是否存在生命这一重大科学问题。

9月5日，这是第二届深空探测(天都)国际会议开幕式现场。新华社发(施亚磊 摄)

近日，在安徽省黄山市举办的第二届深空探测(天都)国际会议中，主题报告《天问三号火星取样返回任务》的现场座无虚席，天问三号任务总设计师刘继忠同百余中外同行一起探讨这项任务的最新进展。

“这是极具技术挑战性、探索性的空间探索任务，人类至今尚未实现过。”刘继忠在会后接受新华社记者采访时说。

20世纪60年代，人类开始火星探索。迄今为止全世界开展了40多次火星探测任务，实现了对火星的飞掠、环绕、着陆和巡视探测。2021年，天问一号成功落火，这是中国首次实现地外行星着陆，成为全球第二个成功着陆火星的国家。

但火星取样返回地球，依然是人类待突破的难题，中国天问三号任务正聚焦于此。

地月距离约38万公里，而地球与火星的平均距离约4亿公里。“火星比月球距离远得多，环境也更加复杂。”刘继忠介绍，受限于目前火箭的运载能力，原先通过一次发射实现月球取样，但在火星取样任务则需要两次发射。中国计划2028年在海南文昌用40天左右的时间，使用两枚长征五号运载火箭，分两次发射天问三号的轨道器、返回器组合体和着陆器、上升器组合体。

然而，从火星取样返回的难点不仅是发射，整个任务过程非常复杂，包括13个阶段，采取就位和遥感等探测方式。“在技术上要突破火星表面采样、起飞上升、环绕火星交汇、行星保护等关键技术，为未来火星持续探测和应用打下前期的技术储备。”刘继忠说。

生命痕迹探寻被列为天问三号任务的第一科学目标。刘继忠说，太阳系内火星环境和地球最相近，火星上是否存在或曾经存在过生命是国际重大科学热点问题。其他的科学主题还包括火星气候及其演变、火星地质及内部过程。

这是天问三号任务过程示意图。新华社发(深空探测实验室供图)

天问三号一次任务所采集的样品有限，因此对于在哪里采样整个研发团队开展了大量研究，尽量寻找有可能富集生命痕迹信息的候选点。经过充分论证，在克律塞平原和乌托邦平原初步选定了候选着陆点。刘继忠表示，将开展基于生命痕迹全链条要素的火星样品研究和数据研究，保证样品拿得回、科学有发现。

对于火星取样，天问三号团队设计了多点表面取样、定点深度钻取取样和飞行器采样三种方式，尽可能达到采样的多样性。“比如火星表面取样，我们将通过机械手实现更大的采样范围；而钻取将采取不同深度不同位置的样品；我们还专门研制了一个飞行器，可以在更远的范围采集样品。”刘继忠说。

外空探索与发现是全人类共同的事业和科学研究，中国火星取样返回任务在火星环境保护、国际合作等方面也作出了自己的承诺。刘继忠说，天问三号任务将切实履行国际公约，开展前向和返向行星防护，确保不污染火星、不污染地球以及样品的原始性。

在任务设计中，污染的预防监测被视为非常重要的一环，避免着陆器发动机的羽流、取样以及装样设备等有可能造成的污染。科研人员还研究了在高温、辐射等条件下，对样品中潜在生物痕迹的影响。“我们还将建设火星样品实验室，也叫行星保护实验室，对样品更好地开展研究。”刘继忠说。

此外，天问三号任务将开展国际合作，搭载中外科学家共同研制的科学载荷，中国还将与全世界科学家联合开展火星样品和数据合作共享研究。在一个更为长远的设想中，中国将联合各国或科研机构开展火星科研站的使命与任务定义、需求分析、概念研究、实施方案设计，以及关键技术攻关等，共建火星家园。

从“嫦娥探月”到“天问探火”，中国在深空领域的探索是一场接力赛。

“中国深空探测从月球到火星一步一个台阶，前期已经打下了非常好的基础。未来人类登上火星将是必然趋势。”刘继忠说。

中国深空探测重大专项总设计师吴艳华也表示，中国倡议建设的国际月球科研站以及即将开展的载人登月等一系列任务和规划也为更远未来的载人登陆火星奠定基础。