5月19日,国家航天局发布我国首次火星探测天问一号任务探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像。图像中,着陆平台和“祝融号”火星车的驶离坡道、太阳翼、天线等机构展开正常到位。
火星表面纹理清晰,地貌信息丰富
　　自天问一号火星探测器在2020年7月23日发射升空以来,多次传回了火星的照片,其中一张照片是探测器在距离火星大约220万公里的深空拍摄到的,拍下了火星表面的阿茜达利亚平原、克律塞平原、子午高原、斯基亚帕雷利坑、水手谷等地形地貌。不过这些照片都是探测器在火星轨道拍摄到的,与火星表面的距离很远,所以没法看到火星表面的细节。
　　随着“祝融号”火星车成功登陆火星表面后,也让我们终于有机会与火星零距离接触,可以近距离看到火星表面的景象。
　　2021年5月15日,天问一号成功实施软着陆,将“祝融号”火星车送上火星北部的乌托邦平原,火星车建立了对地通信。5月17日,环绕器实施第四次近火制动,进入中继通信轨道,为火星车建立稳定的中继通信链路,陆续传回图像数据。
　　至今,“祝融号”火星车已经在火星表面有几天时间了,大家一直在等待它能够早日传回火星照片,现在,终于来了。5月19日,国家航天局发布了天问一号任务探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像。
　　图一由火星车前避障相机拍摄,正对火星车前进方向。图中可见坡道机构展开正常,图像上部的两个伸杆为已经展开到位的次表层雷达,前进方向地形清晰。为获知火星车前进方向更大范围的地形信息,避障相机采用大广角镜头,在广角镜头畸变的影响下,远处地平线形成一条弧线。
　　图二由导航相机拍摄,镜头指向火星车尾部。图中可见火星车太阳翼、天线展开正常到位；火星表面纹理清晰,地貌信息丰富。
　　从“祝融号”传回的画面中,看到了很多“熟悉”的景象,因为此前好奇号火星车、毅力号火星车传回的画面也是如此荒凉,火星表面存在大量的碎石、砂砾。
为什么登陆好几天后才传回照片
　　火星与地球的最远距离约4亿公里,而无线电波是以光速传播,信号能量的衰减与传播距离的平方成正比。
　　“祝融号”火星车配置了两种通信方式,一是直接与地球通信,二是通过天问一号环绕器中继,与地球通信。为什么能直接通信还需要中继呢?那是因为其现在距离地球约3.2亿公里,实在太远了。火星车直接与地球指挥中心传输数据,速度大约只有16bps,以这么慢的速度向地球传回一张1MB的照片,就得连续传6天多。即使是图一这样的照片,理论上也需要八个多小时。而且由于火星自转,每天“祝融号”火星车能和地球直接通信的时间不到半个小时,不如环绕器的中继速度快。
　　火星车与环绕火星的轨道器之间的数据传输速度就快得多,平均可以达到20Mbps,大约相当于20兆宽带。而环绕器搭载了低增益收发天线、中增益发射天线、高增益收发天线组合,以及固态放大器、行波管放大器,所以轨道器与地球之间的数据传输速度也比较快,火星车一般都是将照片等数据传给轨道器,然后再通过轨道器传回地球。
　　17日,环绕器进入中继轨道,与“祝融号”火星车先建立了通信联系。因为环绕器环绕火星一圈是8.2小时,两者很多时候都是被火星挡着,所以中继时间宝贵。
　　之所以毅力号火星车能够在登陆后不久就传回火星照片,是因为美国在火星轨道上还有一些环绕火星飞行的轨道器,这些轨道器能够为毅力号火星车提供通讯中继服务。
　　目前,火星车正在开展驶离着陆平台的准备工作,将择机驶上火星表面,开始巡视探测。后续将和环绕器密切配合,不仅要拍下火星的风景,还要用携带的6台科学载荷对火星进行深入探测,把更多科学数据传回来给科学家们研究。
　　虽然“祝融号”火星车的设计寿命只有90天,但是不排除其能够超预期运行。毕竟在人类历史上,也有2辆和它设计相似的火星车(机遇号火星车、勇气号火星车)都搭载太阳能电池板,设计寿命也只有90天,但机遇号火星车在火星表面运行了近15年,而勇气号也运行了好几年时间。
◎新闻延伸
人类何时可以像登月一样登上火星
　　自1960年以来,人类共进行45次探测火星任务,但只有20次取得成功,其中火星着陆任务中只有9次成功,全部来自于美国,但现在这一纪录正在被改变。随着“祝融号”火星车成功着陆,中国成为第二个探测器成功着陆火星的国家。
　　中国成功在火星上软着陆并即将开始巡视探测,人们很自然地畅想下一步:人类何时可以像登月一样登上火星?实际上,让人类踏上这颗红色星球,不仅是普通公众的兴趣,更是航天人持久的梦想。
　　“祝融号”登陆火星后,天问一号总设计师张荣桥在接受采访时就表示:“火星的空气、温度等环境跟地球相差很远,人类生存最基本的条件难以保证。如果我们有改造火星的能力,那是不是可以花点时间精力把地球打理得更好?”
　　以最乐观的情况预测,不少航天专家的共识是:人类首次登上火星的日子,应该还需要大约30年。
　　在天问一号之后,中国探测火星的下一步计划就是挑战采样返回。2020年,嫦娥五号成功取回月壤,为上述目标做了坚实的技术验证和储备。预计在2030年前后,中国将实现对火星的取样返回,这意味着中国在火星探测领域虽然是“后来者”,但进度迅猛扎实,已进入第一梯队。
　　　　　　　　　本报综合报道