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出品｜网易科技《一起去火星》＆《科学大师》栏目
网易火星知识官介绍：姜景山，中国工程院院士、国防科工局深空探测重大项目实施方案论证专家委员会成员，他也是中国载人航天工程、探月工程的主要推动者、组织者和领导者之一。中国微波遥感的主要开创者。
火星上究竟有没有生命的迹象？火星上的生态环境是什么样的？火星是否有可能成为人类在浩瀚宇宙中开辟定居的一个新大陆、新家园？
自从60多年前人类向火星发射第一枚探测器以来，人们对于这颗类地星充满好奇。人类迄今已进行了44次火星探测，但，对于这颗星球所知却仍然十分有限。
这一次，中国历史上第一枚火星探测器“天问一号”即将于7月23日在海南文昌升空，中国人通过自己的科技行动，试图直接去揭开火星的秘密。
到现在为止，前苏联、美国、欧盟、日本都先后实施了火星探测器的发射，印度也成功发射了探测器。
“我们中国人这是第一次去火星，必须要有一个跳跃式的前进，直接就蹦到国际火星探测的第一方阵。”中国工程院院士、国防科工局深空探测重大项目实施方案论证专家委员会成员姜景山对网易科技《科学大师》记者说，中国在火星探测上比起前苏联、美国晚了几十年，这一次的行动，必须要有自己的创新亮点。而这个亮点就是，中国不再像探月那样三步走：绕月、着陆、巡视，而是一上来就三步并作一步，绕火星、着陆和星面巡视均列为一次实施任务目标。
姜景山院士是中国航天科技领域的资深科学家，曾任中国探月工程首期副总设计师，也是中国载人航天应用工程的组织者和领导者之一。这一次火星探测，他所在的中国科学院国家空间科学中心承担了科学目标和有效载荷配置研究任务。
据姜景山告诉《科学大师》记者，中国推进探月计划的同时，在2012年前，专家们就已经在推动中国自己独立的火星探测计划立项，而这一次的轨道器、着陆器和火星车巡视三大目标为一体的探测方案，也是一早就有的构想。2016年1月，这一计划得到国家的正式批复。
火星距离地球至少5500万公里，远大于地球和月亮之间的38万公里。火星同时也在绕着太阳公转，这意味着从地球走向火星，难度要远远高于探月。但亲历过载人航天和探月两大工程的姜景山认为，两年一次的火星冲日（火星离地球的距离最近）是发射探测器的大好机会。目前这一个月是火星探测器的发射窗口，地球上发出的飞行器能够用最短时间、最省燃料，快速到达火星，不能错过。
这位老航天人承认，去火星的过程难度大，需要克服重重困难，但是中国先期已经进行过充分的准备和试验，并不是在打一场无准备之战，“箭在弦上，不能不发”。他也期待着中国探测器能成功奔向遥远的火星。
1．“火星探测，中国已经万事俱备”
《科学大师》：我们的探测器第一次从地球飞往火星，大家比较关注，我们事先准备得怎么样，技术上有多大把握？
姜景山：飞往火星，中间要穿过三个重力场，一个是地球重力场，我们的飞行器要脱离地球轨道，然后进入到太阳的重力场，再进入火星的轨道，进入火星重力场，被火星捕获住。这个难度比飞到月球的难度大得多，因为月球本身就是处在地球重力场的范围之内，它是地球的卫星。
美国和前苏联以前之所以失败很多次，主要原因之一，就是因为飞行器在到达火星时没有减速刹住车，没有被火星轨道捕获，失之交臂，擦肩而过，所以这个飞行速度需要克服。
在多少公里的距离之内，以什么样的刹车减速进入火星轨道？入轨后，又怎么样多次地变速下降接近火星?进入火星轨道后进一步降速，降高度，用动力、气动力方式降落到离火星面100米，进行悬停、避障，寻找合适的落点。也就是说，诸如此类火星探测的很多关键技术实验，我们都做了，都很成功，中国人做事比较踏实，也比较稳妥。
《科学大师》：也就是说，我们中国的探测器这次在火星上降落，是要用到特制的降落伞？
姜景山：因为火星有大气，在下降段的低端，用降落伞是好的选择。至今，国际上降落火星曾用过两种方式。一种是美国早先用的动力、气动力方式降落火星，也是中国“天问一号”要用的方式，其技术我们比较成熟。
另一种方式是气囊方式，美国以前也用过，把探测器等设备用特制气囊包住，降到一定过程，就把它落下去，当它碰上火星地面，就会弹跳起来，连续弹跳一段距离后停住了，自己就把气囊打开，然后就实现了跟火星的接触。
我们已经掌握了在外星上着陆的几种技术。
《科学大师》：原来我们探月的时候，周期拉得很长，先绕月，然后才是着陆和月面巡视，但这一次去火星，是三步并作一步，把轨道绕飞和着陆、火星车星面巡视都合并到一起了，为什么这样做？
姜景山：我们的火星探测起步较晚，中国必须有创新，大胆地把三步弄成一步。我们在探月上那么成功，我们已经开始发射空间站了，航天技术条件都有了，为什么不一下蹦三步呢？载人航天的时候，中国的微波遥感，当时和国际先进水平相差20年，当时我提出来（记者注：姜景山是中国微波遥感技术的主要开创者），中国的微波遥感发展要走“跳跃式”方式，微波遥感的三个模态同时上。如果一次成功了，那就能进入国际先进行列。后来搭载神舟4号的“多模态”成功了,开辟了中国航天微波遥感新纪元。
我认为，这是一种有科学性的“冒险”，不是盲目的冒险。我们现在火星探测三步并作一步走，也是立足于科学和技术的基础上，都充分做了实验。去年11月我们就大张旗鼓地公开邀请驻外使节到河北怀来基地去参观。今年的疫情期间，我们通讯联络技术做了全网实验，也成功了。
这个通讯涉及的是对飞行器的轨道控制。离地球这么远的距离，我们是从来没有做过的，但这种操控能力我们现在有了。探月的时候，嫦娥二号在探月任务完成后，经过地月拉格朗日点奔向深空，地面测控系统始终抓住目标。我们已经有过实战经验。我们有一个大天线可以操纵控制它。在地面上，不光只是一个大天线，是天线阵，不仅在中国，其他的地方也有布局我们的地面天线。
我们都准备好了。
2，这次火星探测，中国是完全自主的
《科学大师》：我们对火星上的环境了解么？怎么选择着陆地点，怎么确保着陆的完整性？
姜景山：应该讲，月球没那么复杂，对月面上的环境，我们事先基本知道。对火星，我们现在还不太了解，肯定和月球环境是不一样的。我们在上面着陆，一个前提还是要基于美国和前苏联原来的火星探测信息，他们去过以后，大概也掌握了火星的地貌状况。另外，我们的飞行器在轨绕火星飞行的时候，包括降落的过程中，都是能够实现对火星地面的直接观测的，在避障过程中，能直接看到下面有没有坑、有没有大石头。我们的激光测高技术，在100米高度上，分辨率那么高，合适的降落点选择没有问题。我们设计好飞行器绕行的轨道，可以按照设计轨道降落下去，偏差很小。
《科学大师》：有个成语叫鞭长莫及，外行人会好奇，从地球到火星那么遥远的距离，那我们怎么对飞行器实现控制呢？
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姜景山：保守一点讲，我觉得如果人要去火星的话，还得等十几年。人去以后，还不能长时间停留在火星上，做少量的工作就得回来。不能在上面过夜。因为它的温度太低，跟月球是一样的，而且，要回来还要等到火星冲日，离地球最近的“返回窗口”，否则一去一回的时间就很长了，路程可不是一年两年。
《科学大师》：那现在大家讲的所谓火星移民，岂不是要更长时间才能实现吗？一万年还是两万年后才可能实现？
姜景山：我想，至少还要等上几千年。移民的前提是，人类从地球到火星上来回跑，走得已经相当成熟了，技术成熟了。移民就意味着，人到那儿就可以不用回来了，在那里创造人居条件，至少得把那边的人类村建好了，大家可以批量过去，比如说至少一次去几十人，那才叫做移民。
这里，很重要的问题是未来运载的速度。如果能在几天内到达火星，那就离移民近了。美国等国，已经提出研制以新能源为动力的运载，其速度至少比现在的运载快几个数量级。能用几天时间去火星的运载的研究，我国著名的科学家、原中国工程院院长宋健院士在其专著《航天纵横》中，早已提出过要研究一种速度接近光速的运载。这需要很长的时间，但我觉得现在至少应尽快启动研究。
《科学大师》：也有科学家提出改造火星居住环境，火星那么大，怎么样能够改造星球上的环境？这个环境是指大的环境，还是指微观的环境？
姜景山：改造火星整体环境，供人居住，几乎是不现实的，但我认为，目前先进行微观环境的建设。因为下一步我们准备要建一个月球站，月球没有大气，人在上面，必须有生命保障条件，得有氧气。火星上可能有少量氧气，至少可以从低密度的大气里边提取氧气，从火星表层中提取水，这些成份的规模也许比月球大。条件成熟以后，在火星上也可以建火星站，供人类居住。