今年5月15日，中国首次火星探测任务天问一号探测器在火星成功着陆。如今，祝融号火星车已运行超过210个火星日，环绕器在轨510多个火星日从发射、环绕到着陆、巡视，天问一号的一举一动，备受世界关注。

　　近日，英国《自然》杂志公布了2021年度十大人物榜单，聚焦在今年的重大科学事件中占有一席之地的人物，中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥成为唯一入选的中国人。

　　火星车的工作状态如何？火星探测将有哪些新发现？中国何时能从火星带回土壤？针对火星和行星探测的热点话题，本报记者近日对张荣桥进行了专访。

　　2月10日，实施近火制动，成功环绕火星；5月15日，在预选着陆区完成教科书式的精准着陆；5月22日，火星车驶离着陆平台，踏上火星大地进行巡视探测，开启火星“探险之旅”天问一号实现了一次任务完成环绕、着陆、巡视的三大目标，迈出了中国行星探测征程的重要一步。

　　“目前，天问一号环绕器和祝融号火星车的状态良好。”张荣桥说，到今年8月15日，祝融号火星车完成了既定的90个火星日的科学探测任务。在此期间，位于火星轨道的环绕器主要为火星车进行中继通信，将火星车巡视探测获取的科学数据传回地球。

　　张荣桥介绍，在完成了90个火星日巡视探测任务之后，火星车度过了日凌阶段太阳运行至地球和火星中间，受太阳电磁辐射干扰，器地通信不稳定。按照既定预案，火星车在日凌期间暂停科学工作，定时自检自测。

　　日凌结束后，祝融号火星车继续向乌托邦平原南部据科学家初步认为的古海洋与陆地交界地带行驶，开展拓展性巡视探测任务，探寻火星起源与演化之谜的线索。而环绕器则进行了轨道的进一步优化调整，在开展火星环绕探测的同时，兼顾火星车的中继通信。

　　“相对来讲，在拓展任务阶段，火星车行驶的频次要比原先少一些。”张荣桥说，“每个月我们都要组织相关人员对下一个月的运行计划进行研究确定，负责日常飞控管理的小组，每天要制定运行策略并实施控制和监视运行状态。”

　　“比如着陆区的沙丘、岩石等典型地形地貌，火星车要不要停下来做详细观测？火星车行驶中遇到沟坎等复杂地形，要不要绕行？针对这些问题，大家共同商量、制定计划。”张荣桥说。

　　巡视探测期间，祝融号火星车高效运行，获取了巡视区域地形地貌影像、行驶路径磁场信息和地下剖面结构信息、岩石、沙丘等典型地物的成分信息、温度、气压、风向、风速气象信息等第一手科学数据。张荣桥说，科学家认为，祝融号火星车的着陆地点有更多科学发现的机会，通过研究可以增加人类对火星的认知。

　　自今年8月以来，中国国家航天局已发布五批天问一号科学探测数据。到目前为止，科学家通过对探测数据的研究，陆续发布了一些研究成果。

　　“我们希望科学家有更充裕的时间，充分挖掘科学探测数据中的科学信息。明年，我们计划召开首次火星探测任务科学研究成果交流会，相信其中会有中国人自己的原创成果。”张荣桥说。

　　日前，中国国家航天局与欧洲航天局（欧空局）宣布，天问一号与欧空局“火星快车”任务团队合作，于11月开展了祝融号火星车与“火星快车”轨道器在轨中继通信试验，取得圆满成功。

　　张荣桥说，此次合作双方团队“一拍即合”。试验过程中，祝融号火星车向“火星快车”发送测试数据，“火星快车”接收数据后转发给欧方，再由欧方转发至北京航天飞行控制中心，中方技术团队解译后，判读数据的正确性。

　　“通过这次合作，验证了欧方轨道器与我们的火星车进行中继通信的可行性，我们也验证了相关设计标准与国外设备的兼容性。”张荣桥说，后续双方还将进一步开展科学数据中继通信合作。

　　在天问一号任务实施过程中，中国与有关国家和国际组织在测控支持、载荷研制、科学研究等方面开展了卓有成效的合作，共同为增进人类对宇宙奥秘的认知贡献智慧和力量。

　　张荣桥举例说，在天问一号探测器研制过程中，中国与欧空局就火星的环境模型数据进行了技术交流；今年10月日凌期间，中国与欧洲和澳大利亚天文研究单位联合，利用分布在世界各地10多处的射电望远镜开展了太阳掩星探测，通过分析电磁波信号受太阳风干扰的情况，研究太阳风内禀湍流引起的行星际电子密度涨落等科学问题；此外，中国还与美国国家航空航天局、欧空局开展了火星探测器轨道数据交换合作等。

　　“中国行星探测工程是开放的。”张荣桥说，“我们欢迎有意愿的国家在各个层级上开展合作。”

　　张荣桥表示，火星探测数据研究是接下来的合作重点。“我们的数据非常丰富，开展合作的空间很大。按照中国国家航天局的相关管理规定，探测数据届时会向全世界的科学家提供。各国科学家可通过其主管部门，与中国国家航天局联系交流合作事宜。”

　　按照中国行星探测工程的整体规划，到2030年前后，中国将以火星探测为主线，开展小行星探测、火星取样返回和木星系探测等任务。

　　“目前小行星探测任务已进入初样研制阶段，我们将努力按照既定计划发射实施。”张荣桥说，小行星探测任务除了科学研究的意义之外，也将通过技术的递进式发展，为后续火星取样返回验证相关技术。

　　“火星取样返回对全世界来说都是一个技术挑战，目前还没有国家做得到。”张荣桥说。

　　人类已经实现了登月，嫦娥五号在去年完成了月球采样返回的壮举，从火星取样返回为什么这么难？张荣桥直言，从火星取样返回与月球有天壤之别。

　　难点之一是“逃逸速度”火星的“个头”比月球大得多，从火星上起飞返回需要更大的逃逸速度，这就要求火箭有更强的动力。

　　难点之二是“大气”与月球的真空环境不同，火星表面存在大气，从火星表面起飞就像在地球上发射火箭一样，需要一整套适应火星大气环境的飞行产品及其控制系统。再加上往返火星路途遥远，火星环境恶劣，都增加了取样返回的难度。

　　“诸多难点最终都集中在一个课题，就是火星表面的起飞。这涉及到燃料低温储存技术、动力技术、控制技术等。我们准备利用两到三年的时间，把这些关键技术解决掉。”张荣桥说。

　　木星系探测也是中国行星探测的目标之一。张荣桥说，到目前为止，人类对木星系的认知尚浅、探测有限，木星系孕育着大量科学新发现的机会。

　　“木星距离地球非常遥远、环境极其恶劣。到达木星附近，它的太阳光照强度只有地球附近的3%。如何获取能源、抵御和适应极端的空间环境，这都是要努力解决的难题。”张荣桥说，从月球到火星，再往外走向木星，这是中国行星探测走向深空的必然趋势，也将带动相关技术的发展。

　　天问一号探测器成功着陆火星的那一刻，张荣桥激动落泪的场景令很多人动容。回想起当时的感受，张荣桥说，又甜又咸的眼泪中，有喜极而泣，也有如释重负。

　　“为了这项任务，我们坚持奋斗了10年，兑现了对国家的承诺。一次实现绕着巡，成功来之不易。”张荣桥说。

　　“去火星，中国人是第一次。当我们瞄准这个任务的时候，也在犹豫和思考，到底该怎么去？”张荣桥说，最初设计火星探测方案时，也想采取与中国探月工程“绕落回”三步走类似的步骤。

　　“但我们还是不甘心。”张荣桥直言，一方面，中国已经成功实现了载人航天和探月工程，为火星探测奠定了技术和能力基础；另一方面，中国火星探测起步较晚，中国科学家对火星研究需求迫切，如果还是四平八稳，就不能满足发展的需要。

　　“我们要有担当精神，有承担风险的勇气。”张荣桥说，“通过努力，一次任务实现对火星绕着巡，风险可控。”

　　风险可控绝不意味着没有风险。历史上，火星着陆巡视任务的成功率仅为40%多一点。面对巨大挑战，中国火星探测任务在方案设计初就做了全面详实的任务实施计划，对技术方案进行反复设计确认，并开展了大量地面试验验证工作。

　　“很多人说，中国火星探测任务圆满成功太容易。”张荣桥说，“其实非常不容易，靓丽的成功背后一定有艰难曲折。”

　　张荣桥说，就像运动员一样，赛场上完美的动作背后是反复练习中的失误、摔倒，火星探测任务在产品的设计、试验等环节也出现过反复甚至是错误。“我们在摔打中得到了经验，提高了能力和水平，确保了最终的任务成功。”

　　“现在来看，一步实现绕着巡的路子是完全正确的第一，技术上实现了跨越，我们成为第二个具备火星巡视探测能力的国家，在行星探测领域进入到国际先进行列。第二，节省了经费。更重要的是，火星探测长了国人的底气，为后续实现火星表面采样返回坚定了信心。”张荣桥说。

　　“首次火星探测任务成功，是上千家研制单位和数万名科技工作者共同努力取得的，汇成一句话，就是中国力量。”回顾火星探测任务，张荣桥感慨道，“从事航天事业需要一种情怀。看到我们所从事的事业得到国家和人民的认同，为国家发展添砖加瓦，我们感到非常荣幸。”

　　特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。

　　FESE 《环境科学与工程前沿》研究：从人体健康影响的角度了解本地排放和区域传输对空气污染的贡献