因为已经有了美国和中国先后完成了在月球上的取土,并完好无损地带回了地球,所以我们中国的部分网友们,已经提前开始期盼我国能够早一点前往火星进行取土研究了。
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而现在这个想法似乎已经不再是想法了,而是真正在执行了。就在今年9干的深空探测国际会议上,中国科学院院士,天问三号任务首席科学家增谦明确表示:天问三号已转入初样研制阶段,计划2028年前后发射,2031年前后带着火星样品返回地球。如果成功,这就是人类历史上第一次从火星把土带回来。
圈叔先不说这个火星上挖土的具体科技含量,单单是突破地月系,前往太阳系其他星球并取土返回这事,我们人类已经喊了有几十年了,但至今没有人做到过。本来能做到这件事的,或者说最有机会拔得头筹的是美国。
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NASA早就做出了火星样本返回计划,可为啥迟迟没有行动呢?问题出现在钱上。花钱太多,时间太长,算来算去怎么都赶不到中国的前面,最后,只能在2026财年的拨款法案里彻底砍掉了,再之后就直接转头去忙载人重返月球了。就这样,这个“人类首次火星采样返回”的历史性机会,就砸到了我国头上。
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为啥非得去火星挖土呢?
这是因为如果只靠地面遥控探测器拍拍照,很多问题是永远都说不清楚的。在过去的半个多世纪里,人类一共实施过47次火星探测任务,从“海盗”号的生物实验,到后来发现水喝二氧化硅,还探测到了长链有机分子,哪一次都让人觉得是似乎有戏,但哪一次给出的结论又都是模棱两可。所有的发现都可以做出多样的解释,没有一个能给出确切的关于“火星到底有没有出现过生命”的真正答案。
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所以这次天问三号的科学目标也十分明确,就是要把火星的样品带回地球,然后像研究月球样品一样,用最先进的实验室设备,在分子和同位素的尺度上进行精准分析,系统地去寻找生命存在与否的证据。只有这么干,才能从根本上获得第一手关于火星的材料。这比隔着上亿公里去遥控分析,靠谱太多了。
去火星上取土,比去月球取土难在哪?有三个难点。
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一个是火星表面可是比月球大太多了,不是随便找个啥地方挖两下就行。需要天问三号团队综合考虑火星的低质年代、水活动历史、宜居性以及生命信号保存潜力等多因素,从最初的86个候选着陆点一步步筛选。最新的消息是截止今年9月已经初步遴选了8个候选着陆区,预计在2026年底会做出最终选择。
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而火星采样的方式也和月球采样有所不同,目前的计划是开展最深约2米的钻取采样,在采样时候尽量避开氧化以及风化作用,对潜在的生命信号的破坏。同时还要避免污染。这既要防止地球的微生物被带到火星,也要确保返回的样品不会污染地球的生物圈。基于此,我国将会先行建设全球首个“行星保护实验室”,将会落地合肥。这个实验室的意义在于:万一真的发现了什么东西,我们能够安全地把外星污染隔离住!
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就算样品带回来了,怎么在极微量的物质里找到生命的蛛丝马迹?团队正在突破极痕量生命相关物质的判别与检测技术,建立面向火星返回样品的高保真生命信号全流程识别方法体系。
还有一道硬骨头是“太空对接”。
火星和月球不一样。地火最远距离可达4亿公里,探测器单程飞行要7个月,双向通信最大延迟44分钟。地面根本没法实时操控,上升器和轨道器在火星轨道上的交会对接,全靠自主完成:自己找目标、自己逼近、自己捕获。这对探测器的智能控制、导航敏感器和深空续航能力的要求,比月球任务高了不止一个量级。
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火星和地球的相对位置每26个月才形成一次最优转移轨道。天问三号瞄准的是2028年底到2029年初的那个窗口,发射后大约7个月抵达火星,在火星表面完成采样后,上升器从火星起飞进入轨道,与轨道器对接,把样品转移过去,然后轨道器带着样品飞回地球。整个过程环环相扣,任何一环出问题,都得再等两年。
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除了挖土,还有一件大事在同步推进。中国科学家正在编制全球首版智能化全火星地质图,融合影像、光谱、雷达、重力等多模态数据,引入人工智能技术实现智能地质解译。这套1:500万比例尺的地质图1.0版,计划2028年底完成,时间节点和天问三号发射周期高度匹配。也就是说天问三号出发时,手里已有一张足够精细的火星地图来指导着陆采样了。
2031年,当那管火星土壤被打开的时候,不管里面有没有生命的痕迹,它都将是人类行星探测史上分量最重的一份样品。而做到这件事的,将是中国。
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