火星著陸要歷經"恐怖7分鐘"?專家:1秒誤差都不能有

眾所周知，人類在探尋火星奧秘的路途上已行走多年，至今仍有許多科學家樂此不疲地致力於火星探索，想要把火星變為人類的“第二家園”。那麼，到底為什麼科學家一直對火星抱有如此濃厚的興趣呢？人類移民火星還要多久？又會有哪些困難呢？

火星是太陽系中與地球最相似且距離第二近的行星，因此，它成為了目前除地球以外人類研究程度最高的行星。全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩對人民網科普中國表示，探測火星對研究地球上生命的起源和演變，了解火星的氣候、地質和資源，在火星上建立人類第二個家園等，都具有重要的意義。如果有一天人類由於地球人口太多、能源枯竭或遭受其它星球撞擊等滅頂之災，可以向改造后的火星移民。

至於人類移民火星需要多久，龐之浩表示，由於火星距地球遙遠，火星本身也與地球有很大差別，所以要向火星移民需要攻克許多關鍵技術。就目前的技術發展水平和速度而言，樂觀地說，可能至少要等100年，也有科學家保守地認為要等800年。

為什麼需要等這麼多年呢？因為即使是無人探測器登陸火星在今天都很難實現。據龐之浩介紹，1971年，蘇聯的“火星-3”號成為第一個到達火星表面的探測器，但也僅發送了20秒鐘電視信號﹔2003年，英國“獵兔犬2號”著陸器在著陸火星過程中與地球失去聯系﹔2016年，歐洲和俄羅斯聯合研制的“夏帕雷利”著陸器在著陸火星過程中失敗。

具體來講，導致人類在“征服”火星的道路上屢戰屢敗的最大“攔路虎”是著陸速度。火星探測器進入火星大氣的時速約為21000千米，但要在7分鐘內，讓其速度在受控狀態下降為零，實現在火星上的安全著陸，仍是火星探測任務中技術難度最大、失敗率最高的關鍵因素。

由於通信延時很長，控制探測器飛行的數據都要提前注入。而且在探測器切入火星軌道過程中，如果切入點離火星過遠，則不能被火星的引力捕獲，探測器就會在太陽系中“迷失”﹔如果切入點離火星太近，則可能墜毀於火星大氣層。

另外，如果探測器要在火星表面著陸，難度又會增加。因為在探測器進入火星大氣時，離地球很遠，測控信號很微弱﹔而當探測器運動到火星背面時，地球上更是無法准確地確定其軌道參數。要知道，當探測器進入火星大氣層后，其防熱措施、降落傘、氣囊和緩沖火箭等能否按程序工作，都是著陸成功與否的關鍵，必須非常精確。

據悉，任何火星探測器在火星著陸都要經歷“恐怖7分鐘”。龐之浩形象地比喻說，探測器進入火星軌道的難度，相當於從巴黎打一個高爾夫球要正好落到東京的某個球洞裡一樣。一名美國科學家曾形容，火星探測器著陸時的心情就好像丈夫在產房外等待妻子分娩一樣。探測器在火星著陸的技術很復雜，每個環節都不能有閃失。上文提到的“夏帕雷利”著陸器就是由於一個1秒的計算失誤，導致在著陸火星前與地面失聯而撞毀。

龐之浩表示，要進行載人登陸火星，必須克服千難萬險才行。第一，要研制出重型運載火箭。由於路途遙遠，乘組人員多，載人火星飛船質量較大，所以首先需要研制出重型火箭才行﹔第二，要研制出載人火星飛船。目前，人類隻研制出繞著地球運行的衛星式飛船和飛往月球的登月式飛船，但還沒有打造出飛往火星的星際式飛船，其技術難度和成本大大高於前兩者，要解決人身保護和生命保障等許多難點﹔第三，要提前研究飛船在火星著陸中、著陸后和返回等技術﹔第四，要研究人體適應新的環境問題。在飛往火星途中和到達火星后，航天員長期處於微重力和低重力狀態，對心理產生重大影響。此外，還需要解決通信延時、宇宙輻射等困難。

受訪專家：全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩

本文由中國運載火箭技術研究院總體設計部型號設計師錢航進行科學性把關。