来源：科学加
文/记者 李鹏 新媒体编辑/陈炫之
在亿万人的期盼中，中国人首次探测火星的行动终于越来越近了。
7月5日-7日，2019软件定义卫星高峰论坛在山东日照召开。参加本次论坛的中国科学院院士欧阳自远在报告中透露：中国将于2020年探测火星，通过火星卫星、火星着陆器、火星车天地联合探测火星，目前火星车都已经做好了。
▲欧阳自远在论坛上发表《迎接第一个100年，中国的深空探测》演讲。
中国要探测火星的消息倒不是很突然，在中国的月球探测工程不断取得突破以后，火星探测计划也就顺理成章地被列入了行动日程。尽管自己年事已高，但是欧阳自远依旧将推动中国的火星探测当成他的重要使命。对他而言，除了期待中国人自己的载人登月工程，将中国的探测器甚至是航天员送上火星也是他的梦想。
01
火星探测的科学任务是啥？
去探测火星，不是去玩耍，而是去做科学研究，在探测之前就必须做好科学任务的规划，任何探测火星的国家都不能例外。
欧阳自远表示，火星探测的科学问题主要有三个方面：其一是探测火星上的生命活动信息，期待在此领域有所突破，其主要包括火星上现在生命的信息；过去是否存在过生命；火星生命生存的条件和环境等；其次是火星本体科学的研究，为研究火星积累资料，主要包括火星磁层、电离层与大气层的探测与环境科学，火星地形地貌特征与分区，火星表面物质组成与分布，地质特征与构造区划，火星内部结构、成分、内禀磁场探测等；其三是探讨火星的长期改造与今后大量移民建立人类第二个栖息地的前景，为人类社会的持续发展服务。
“有很多科学家十分担心人类未来的命运，因为我们的地球受到太多的自然威胁，再加上人类自身的一些行为，未来很可能把地球破坏得不能够宜居了。所以我们一定要在太阳系里面找一个对象，探讨能否把它变成第二个地球，让人类能够大量迁居到上面去。目前看，唯一可能的一个天体就是火星。”
欧阳自远表示，火星表面有很多古河床，这证明火星以前是有河流的。并且火星的北部还曾经是一个大海洋。
然而，现在火星表面一滴水都没有，火星表面的盐湖干了以后也只剩下了盐。欧阳自远表示，中国要探明整个火星地下水的分布。
火星研究的重要问题是火星的脱水机制：火星上的水是流失了？还是冻结后埋藏于地下？他表示，以往的观测和理论研究表明，太阳风与火星大气的相互作用只能造成其表面30%水含量流失。
欧阳自远说，到现在为止还没有找到任何（火星）生命存在的证据。如今国际上开会，大家对火星最大的理想是改造火星。他认为，通过人类的智慧和努力，火星完全能被改造成生机盎然的“小地球”，成为人类的“第二家园”。人类需要要好好保留自身和地球上其他物种。
科学的任务是为人类命运共同体的未来创造更多可能。欧阳自远表示，“人类通过几个世纪的卓越努力，会将火星这颗贫瘠的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界，地球-火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体。
▲被改造后的火星想象图。
02
中国2020的火星探测怎么着陆？
火星探测器从火星大气层外缘通过软着陆的方式降至火星表面，是关系到火星探测是否能够成功十分关键的环节，整个着陆技术十分复杂，每个环节都需要做到万无一失，否则就会导致着陆失败。目前探测器在火星上软着陆的方式主要有三种：
其一是气囊弹跳式，这种方式相对简单，成本也低，但是只能满足小重量探测器软着陆的要求，着陆精度也不高，已有的代表是“勇气”号和“机遇”，采用了降落伞+气囊弹跳方式。
第二种是反推着陆腿式，这种着陆方式较为复杂，成本高，但是可以满足重量较大的探测器软着陆的要求，着陆精度较高，代表是“洞察”号、“猎犬2”号火星着陆器等，采用了降落伞+缓冲发动机+着陆腿的方式。
第三种是空中起重机式，这种方式最为复杂，成本最高，技术也最先进，可满足重量更大的探测器软着陆的要求，能够精确着陆。携带“好奇”号火车车的美国“火星科学实验室”，就采用了降落伞+缓冲发动机+空中起重机的方式。
以前在北京举行的“十一五”国家重大科技成就展上，由中国空间技术研究自主设计的火星探测器模型首次曝光，本次亮相的火星探测器模型包括一个轨道器和一个着陆器，它们是和未来准备设计的真实火星探测器按1：3的比例出现在公众的面前的，在未来探测火星的过程中，这种轨道器和着陆器将同时被发射去探测火星。
当时设计的火星着陆器带着一串气囊，技术人员介绍，这主要是用于将来在火星着陆使用的。这意味着中国将来登陆火星时，将会采用气囊弹跳式登陆火星。不过根据欧阳自远最新披露的信息，我国的火星着陆方案又有了部分新的变化，反推着陆腿式将会成为选择的方案。
在这种方案中，火星探测器在器箭分离以后经过大约7个月的飞行被火星捕获，而后环绕器环绕火星飞行，在与着陆器分离后环绕器开始对火星进行全球环绕探测，而着陆器进入火星大气后通过调校、降落伞减速和缓冲发动机反推减速实施反推着陆腿式着陆，而后释放出火星车，并开始在火星表面的探测任务。和以前的着陆器探测任务设计相比，现在的方案多了一个可以四处移动的火星车。
03
中国想抓住2020年这次发射的机会
欧阳自远表示，火星探测不是说你想什么时候发射就发射，其一个运行周期为26个月，因此每26个月会有一个最佳的时间窗口，在这个时间窗口的节点上，火星是距离地球最近的。根据科学测算，2020年会有一个时间窗口，中国想抓住这次机会。
“丢了这个机会，对不起，两年零两个月以后才能再发射一次，否则到不了火星。” 欧阳自远说，地球绕着太阳转一圈是365天，而火星绕着太阳转一圈大概是687天。有时候地球在太阳的这边，火星在太阳的那边，你根本到不了火星。所以一定要赶上某一个关键的时候，也就是地球跟火星存在一定夹角的时候，在地球上发射探测器才可以，而飞到火星轨道上，至少要飞将近7个月左右。
也正是这样的原因，火星探测是一项高风险的科学探索行动，截止目前人类探测火星已有45次，但成功的只有18次，成功率只有40%。
不过好消息是，目前我国已完成了火星探测轨道设计、测控通信、自主导航、表面软着陆等关键技术的科研攻关，这为我国开展自主火星探测奠定了技术基础。
记者了解到，中国计划在2020年7月份正式发射火星探测器，预计2021年初到达火星，着陆火星表面并进行巡视探测。
其后，中国还计划2028年左右进行第二次火星探测任务，并采集火星土壤返回地球。
火星迷们！现在就让我们开始期待吧！
