文/潘長宏
2021.2.22.
目前有美國“毅力”號火星車的著陸，本月中國“天問一號”探測器成功進入火星軌道，并傳回了它拍攝的火星圖像。2月9日，阿拉伯聯(lián)合酋長國的“希望”號火星探測器也成功入火星軌道。美、中、阿三國同時開展火星探測，那么在探測方案和技術(shù)上有何區(qū)別之處。
先說美國：
創(chuàng)新大膽，技術(shù)領(lǐng)先
“美國在火星探測上有二三十年的技術(shù)積累，‘毅力’號在‘好奇’號的基礎(chǔ)上進行迭代，技術(shù)上處于國際領(lǐng)先?！睋?jù)美國航天局（NASA）介紹，“毅力”號搭載了7種主要科學儀器以及精密的樣本貯存系統(tǒng)，將在耶澤羅隕石坑這個可能存在生命遺跡的地方采集樣本。根據(jù)計劃，美國另一個探測器將于2026年進入火星軌道，與從“毅力”號起飛的返回器對接，把這些樣品帶回地球。
首架火星直升機“機智”號也是一大看點，它棲身于“毅力”號的“腹部”，將在火星稀薄的大氣中飛行巡邏。“機智”號重量僅為1.8公斤左右，通過太陽能板自行充電，每次最長飛行時間90秒。由于火星大氣密度只有地球的1%，“機智”號的旋翼轉(zhuǎn)速達到每分鐘2400圈，是地球上普通直升機的6倍以上。開發(fā)這架直升機的目的，是為了給人類未來登陸火星打造具有偵察、運送補給等功能的飛行器。
美國還體現(xiàn)在“毅力”號的氧氣發(fā)生裝置上。它能收集火星上的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為氧氣，雖然產(chǎn)量稀少，但這是研究火星是否具有“改造潛力”的第一步。
中國：很多技術(shù)得益于嫦娥登月工程。中國火星探測的特點是起步晚、起點高。比美國晚了24年，在深空探測、運載火箭等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破。
在嫦娥探月工程成功完成“繞、落、回”三部曲后，“天問一號”將一次性完成“繞、落、巡”三大任務，即軌道器環(huán)繞火星、著陸器登陸火星、火星車巡視表面。其他國家通過兩三次任務才能實現(xiàn)的目標，中國計劃一次性完成，這是自信心的體現(xiàn)。而且，“天問一號”重約5噸，也處于國際領(lǐng)先地位。第一次送探測器前往火星就達到這個水準，是運載能力、深空飛行軌道設(shè)計、深空測控等綜合能力的體現(xiàn)。
今年5月，“天問一號”將擇機釋放“著巡組合體”，進入火星大氣層并著陸。這個組合體攜帶的火星車搭載了多臺科學儀器，用于探測火星表面的流水地貌、火山地貌、風蝕地貌等，分析物質(zhì)成分并測量氣象參數(shù)、探測地下結(jié)構(gòu)。
“‘天問一號’的很多技術(shù)得益于嫦娥探月工程?！碍h(huán)繞器也會為火星車承擔中繼通信服務，讓國人看到自家火星車拍攝的高清美圖。又如，“嫦娥二號”完成探月任務后，曾受控進入距地球約150萬公里的日地拉格朗日L2點的環(huán)繞軌道。這是對我國深空測控能力的一次實訓，為我國探測火星積累了技術(shù)經(jīng)驗。2月10日，航天科研人員慶?！疤靻栆惶枴杯h(huán)繞火星成功。
再說阿聯(lián)酋與美合作發(fā)送火星探測器
與美、中兩個航天強國相比，阿聯(lián)酋的航天基礎(chǔ)比較薄弱。該國穆罕默德·本·拉希德航天中心成立于2015年，負責包括火星探測在內(nèi)的航天項目。今年是阿聯(lián)酋成立50周年，“希望”號探測火星可謂一項獻禮工程，體現(xiàn)了這個阿拉伯國家大力發(fā)展航天科技的雄心。
從2014年起，阿聯(lián)酋與美國科羅拉多大學大氣與空間物理實驗室等機構(gòu)合作，歷時6年聯(lián)合開發(fā)出了“希望”號。2020年7月，這個火星探測器從日本種子島宇宙中心發(fā)射升空。希望號的不少核心技術(shù)來自美國，運載火箭來自日本。對于航天領(lǐng)域的后發(fā)國家來說，這種‘花錢請家教’模式是快速發(fā)展的捷徑。”2月9日，迪拜哈利法塔顯示“任務成功”字樣。
“希望”號搭載了3類傳感器——測量行星塵埃和臭氧的高分辨率多波段成像儀、測量上下層大氣層的紅外光譜儀、測量氧氣和氫氣水平的紫外光譜儀。它在距火星表面2萬至4萬公里的軌道上環(huán)繞火星運行，將持續(xù)圍繞火星運行至少2年，執(zhí)行的任務包括：探測火星低空大氣在全球尺度下的狀態(tài)及其地理、日變化和季節(jié)變化；計算大氣的熱和光化學逃逸率；探測火星外逸層的空間結(jié)構(gòu)和變化。
“不太嚴謹?shù)刂v，這個探測器相當于一顆火星氣象衛(wèi)星。由于軌道高，它的入軌難度不大；由于不著陸，其技術(shù)門檻較低。當然，“希望”號的科學價值是比較高的，它與軌道較低的美國“馬文”號火星大氣與揮發(fā)物演化探測器形成互補關(guān)系，能讓科學家更全面地了解火星大氣情況。
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