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第三章 火星，中國來了

“日月安屬？列星安陳？”

早在兩千三百年前，屈原就在《天問》中，發出了對宇宙洪荒、天地自然的疑問。盡管現代天文學已經可以非常精確地回答這一問題——太陽系的引力維系著八大行星繞其公轉。然而關于生命、人類、太陽系乃至宇宙的起源，仍有諸多未解之謎。

二〇二〇年七月二十五日。

中國文昌航天發射場。

“各號注意，十五分鐘準備！”

十二時二十六分，隨著01號指揮員洪亮的口令，發射塔下最后一批工作人員全部撤離。

“五、四、三、二、一，點火！”

十二時四十一分，一團烈焰噴薄而出，撼天動地的轟鳴聲響徹海天，長征五號運載火箭托舉著天問一號火星探測器騰空而起。

火箭飛行三十六分鐘后，與探測器分離——在距離地面五百千米高度，為探測器提供了大于第二宇宙速度的初始速度，探測器準確進入預定軌道。

帶著中華民族千年期盼，天問一號火星探測器踏上了四億多千米、二百零二天的漫漫征程，向著火星進發。

整個文昌航天發射場還沉浸在喜悅之中，中國首次火星探測工程總設計師張榮橋的手機短信提示音響了，他打開一看——短信是孫家棟院士發來的：“祝賀成功！”

盡管只有簡單的四個字，卻飽含著孫家棟對天問一號的高度關注。

張榮橋禁不住心頭一熱，默念著：“孫老啊孫老，天問一號寄托著您多少期望，凝聚著您多少心血……”

他在仰望著星空，他在久久地仰望著星空。

我們無法知曉孫家棟院士每次仰望星空時，日月星辰會在他的腦海中如何重新進行組合、排列、運行，他的心靈又會怎樣地火花四射……

人類的飛天探索遵循由近及遠、由無人到有人的發展規律。在開展地月范圍航天活動同時，人類將觸角延伸到了地月系之外的行星際空間。一九六〇年三月十一日，美國發射了世界上第一顆深空太陽探測器先驅者五號，到二〇一八年的近六十年間，除月球探測外，各國和組織共實施了一百二十七次深空探測任務，在探測對象上，已覆蓋太陽系各類型天體。一九七七年，美國發射的旅行者一號探測器已經飛行了四十三年，飛離地球二百一十億千米，成為深空探測標志性成就。

作為一名“飛鳥型”戰略科學家的孫家棟，飛得更高、更遠、更深是他永遠的夢想……

二〇一〇年八月，孫家棟聯合徐匡迪、王禮恒、沈榮駿、王永志、張履謙、戚發軔、龍樂豪幾位院士致信中央領導，提出：我國載人航天向深空發展是必然的趨勢，其發展可分兩步走。第一步，先載人登月，同時開展可能的無人深空探測。第二步，實施無人與載人的更遠、更深空的探測。考慮到重大航天工程研制周期長，需攻克的新技術多，需要國家盡早決策。當前已具備開展前期綜合論證的條件，建議有關主管部門盡快組織開展載人登月和深空探測工程綜合論證。

二十六家單位共五十一名專家組成論證組，首次月球探測工程總指揮欒恩杰、總設計師孫家棟、應用科學首席科學家歐陽自遠作為高級顧問，開展“深空方案”論證。

“深空方案”的總體目標是：深空探測圍繞太陽系及地月系統起源與演化、小行星和太陽活動外地球的影響、地外生命信息探尋等重大科學問題，以火星為重點，統籌開展太陽系天體探測，形成探測太陽系各類天體的能力，取得重大科學成果，在深空探測領域達到國際先進水平。

一想到火星，孫家棟那雙瞇縫著的眼睛，頃刻間便閃閃爍爍，光芒四射。

火星是太陽系八大行星之一，被稱為地球的“姐妹星”。其半徑約是地球的一半，體積約是地球的七分之一，自然環境與地球最為接近，兩者幾乎都形成于約四十五億年前。兩者的組成結構也大致相同，都有核、幔、殼。火星與地球有著相似的自轉周期，一個火星日大約二十四小時三十九分鐘，而且它還和地球一樣，也有四季更迭。人們對火星格外青睞的原因是，在火星上發現了海岸線遺跡、河道痕跡、湖泊沖積扇等流水地貌痕跡。這些表明，火星可能在幾十億年前曾經有過大規模的液態水。有水，就代表著有生命存在的可能。

火星是目前人類除地球以外研究程度最高的一顆行星，用空間探測器探測火星，幾乎貫穿整個人類航天史。火星探測是一項極具創新和挑戰性的系統工程，一是需要解決極端環境下的材料、元器件、結構機構、儀器儀表和相關制造工藝等基礎技術，突破人工智能、高效能源、自主導航、精確控制、遠距離測控通信等高新技術，攻克我們尚不確知的火星大氣、地形地貌、地質結構以及對其開展遙感探測等前沿技術。二是帶動科學進步。通過對所獲得的科學探測數據的研究，必將擴展人類對火星的認知，增長人類的知識。三是振奮民族精神、增強國家凝聚力，培養造就創新型人才。

“考慮到我國的火星探測起步晚了，應有更高的起點，所以，我們應該結合探月已經走過的第一步和第二步的實踐經驗，‘一步實現環繞、著陸和巡視，二步完成采樣回’。”

在一次專家論證會上，孫家棟發表了自己經過深思熟慮后對火星探測的建議。

火星探測一次實現“繞、落、巡”，這在國際上還是第一次，沒有哪個國家一次任務就能同時實現環繞和著陸巡視。

孫家棟說：“本該兩次發射完成的，我們一次完成，可以取得更好的發展效益。無論從技術角度還是科學探測數據獲取的角度，通過一次工程的實施，會讓無論是技術，還是科學的帶動性更強。有風險、有難度，但我們已經基本具備了這樣的技術條件。這些年的實踐經驗證明，在制定科學目標時，應有創新、有突破，不能在原地踏步。目標高一些，能激發大家的激情和創造力，我們努努力、踮踮腳、伸伸手，是一定有可能實現的。”

孫家棟的建議獲得了專家的一致贊同，為中國火星探測畫出了最佳路線圖。

此時，二〇一六年的發射窗口已經關閉。距離二〇一八年的發射窗口只有兩年多一點的時間，研制周期顯然不夠。最佳的發射窗口應該是二〇二〇年。

火星，二〇二〇，中國即將到來！

張榮橋總設計師鄭重其事地告訴我：“去火星不是你想走就能走的旅行。”

“地球和火星繞太陽公轉，地球運行到火星和太陽之間，三者在一條直線上時就發生火星沖日。沖日時，火星離地球較近。由于受到地球和火星繞太陽運行規律的約束，從地球發射探測器到達火星，每隔二十六個月才有一個機遇期，每個機遇期一般在十五天左右，每一天大約有三十分鐘，這就是大家經常聽說的發射窗口。如果錯過這個‘發射窗口’，就要再等上二十六個月。”

張榮橋講得太專業了，我只記住一個名詞——發射窗口。

張榮橋說：“成功實現火星探測，必須闖過發射、通信、控制、能源、環境、入軌、著陸、工作八大難關，搭載火星探測器的火箭必須是大功率火箭。從發射到達火星，探測器需要飛行二百〇二天，行程四點七四七億千米。在奔赴火星過程中，安排四至五次中途修正，以保證探測器能準確到達與火星交會的位置；在火星近火點處，通過探測器攜帶的發動機減速，使之被火星捕獲，進入周期約十天的環火橢型軌道；隨后，實施兩次近火制動，進入周期約兩天的橢圓停泊軌道；之后，在距火星表面一點八萬千米處環繞器與著巡視器分離。分離后，環繞器進行升軌控制和軌道調整，進入火星中繼軌道。著陸巡視器分離后，歷經二點五小時飛行進入火星大氣，再經過氣動減速、降落傘減速、動力減速，軟著陸于火星表面。火星車在中繼測控支持下，從著陸平臺駛離，建立火星表面工作狀態……”

張榮橋見我全神貫注，聽得兩眼一眨也不眨，停了下來，忙說：“請喝水吧，咱們歇口氣兒。”

張榮橋在給我上“奔火科普課”呢，只是，再“科普”，我還是聽得有些云遮霧罩。

“相比于地球軌道衛星，火星探測工程中天地之間的距離增加了一萬倍。相比月球探測，火星探測工程中天地之間的距離增加了一千倍。距離遠導致了兩個物理現象，它帶來的最大問題首先是信號衰減與距離的平方成反比，因此地面接收的強度相應降低到月球探測工程的百萬分之一，對此，我們需通過建設七十米口徑的大天線和建設多個三十五米口徑的天線組成接收陣，來接收遙遠火星發出的微弱信號。其次是電磁波傳輸需要時間，我們稱之為‘時延’。在探測器到火星進行制動時，地火相距一點九五億千米，時延是十點八分鐘。在著陸火星時，火星距離地球最遠達到四億千米，電磁波傳播單程需要近二十三分鐘。由于距離遠，人無法參與實時控制和管理，所以環繞和著陸這些關鍵的過程都是靠探測器自主完成的。第三個難點是我們對火星的自然環境不了解，這就對探測器的設計提出了極高的要求……”

工程建設過程中，張榮橋他們遇到問題時經常向孫家棟求助，孫家棟成了他們心目中的“定海神針”。孫家棟說，解決難題就需要創新，解決了難題就是發展。這些年來，我們通過重大工程的研發實現來解決難題、提升能力，促進了科學和技術的發展，這就是我們開展火星探測工程最根本目的和意義之所在。

有一次，孫家棟問張榮橋：“火星探測器使用的元器件一共有多少個？”

“十五萬個左右吧。”

“火箭使用的元器件呢？”

“也差不多是十五萬個。”

孫家棟說：“所以，你這位工程總設計師，在天問一號發射的那一刻，要保證所有的設備設施都完好、所有的操作都精確到位。這就如同一個交響樂團的總指揮，要把控好所有的樂手，讓所有的樂器共同奏出一曲美妙的樂章。”

天問一號火星探測器也將演奏出一曲美妙的《深空交響曲》。

深空探測孕育出的精神，將成為人類一筆豐厚的財富。

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黃傳會：中國報告文學學會常務副會長，海軍政治部創作室原主任，享受國務院政府特殊津貼。出版有長篇報告文學《托起明天的太陽——希望工程紀實》《中國山村教師》《中國貧困警示錄》《發現青年》《中國海軍三部曲》《為了那渴望的目光——希望工程20年紀實》《中國婚姻調查》《我的課桌在哪里——農民工子女教育調查》《軍徽與五環輝映》《中國新生代農民工》《潛航》《國家的兒子》《中國海軍：1949—1955》等，中短篇報告文學集《站在遼寧艦的甲板上》。曾獲莊重文文學獎，全軍文藝新作品一等獎，中國報告文學獎，第十三屆中國圖書獎，新中國六十年優秀中短篇報告文學獎，第一、三屆徐遲報告文學獎，第六、九、十三屆中宣部五個一工程獎，第六屆魯迅文學獎等。