從地球到火星，我們的征途是星辰大海

“天宮”之上有凡人

“不知天上宮闕，今夕是何年”，在千年以前，我們的先人們就對(duì)天上之事充滿了向往。終于從20世紀(jì)開始，人類有了一探蒼穹的能力，以蘇聯(lián)的一群太空犬為先導(dǎo)，美蘇爭(zhēng)霸下的載人航天的序幕拉開了。1961年4月，蘇聯(lián)宇航員加加林成為了第一個(gè)進(jìn)入太空的人，緊隨其后，當(dāng)年5月，美國(guó)的艾倫·謝波德也進(jìn)入了太空……毋庸置疑，在載人航天和空間站技術(shù)上，繼承了相關(guān)技術(shù)的俄羅斯人技高一籌，不僅之前擁有多座空間站，并且在后來還建立了規(guī)模龐大的“和平號(hào)”軌道空間站，乃至在之后由16國(guó)建設(shè)的國(guó)際空間站中也是技術(shù)領(lǐng)銜。

因?yàn)槲鞣絿?guó)家的排斥，也許還帶著幾分鄙視，我國(guó)沒能成為國(guó)際空間站的一員。我們走上了獨(dú)立發(fā)展的道路，開始了以載人航天為目的的“921”工程，并且在2003年將楊利偉送上太空，成為了第三個(gè)獨(dú)立掌握載人航天技術(shù)的國(guó)家。于是在“cosmonaut（蘇聯(lián)宇航員）”“astronaut（美國(guó)宇航員）”之后，又多了一個(gè)英文單詞“taikonaut（中國(guó)航天員）”……看來，尊敬這種東西，還是要靠自己的實(shí)力才能獲得。

現(xiàn)在，我們也將目光投在了空間站的建設(shè)上，那里擁有失重環(huán)境，可以完成很多地球上無法完成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊制造，也可以進(jìn)行動(dòng)植物新品種的培育，同時(shí)也使我們擁有了一個(gè)天基的制高點(diǎn)，還能夠?yàn)楦h(yuǎn)的太空探索提供一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)。

2011年9月，我國(guó)第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”升空，11月，它與“神舟八號(hào)”無人飛船成功對(duì)接，我國(guó)也由此成為世界上第三個(gè)自主掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。2012年6月，“天宮一號(hào)”與“神州九號(hào)”載人飛船順利對(duì)接，一年后又與“神州十號(hào)”飛船成功對(duì)接，我國(guó)的空間站技術(shù)也開始走向成熟。

目前，“天宮一號(hào)”已經(jīng)退休，我國(guó)將在今夏發(fā)射第二個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮二號(hào)”并且驗(yàn)證“天舟”貨運(yùn)飛船的性能。在技術(shù)成熟后，我國(guó)將在2022年前后完成第一個(gè)空間站的建設(shè)。

建成的空間站將有核心艙、實(shí)驗(yàn)I艙、實(shí)驗(yàn)II艙共3個(gè)艙成“T”字形組成，每艙重約20噸，總量約為60噸，設(shè)計(jì)壽命為10年。而到2020年，從2013年開始就故障頻發(fā)的國(guó)際空間站已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，如果它不能繼續(xù)維持下去，中國(guó)的空間站將可能成為太空中唯一的空間站。不過美國(guó)宇航局正努力為國(guó)際空間站延壽，并批準(zhǔn)在此之后以每年30億美元的代價(jià)將其延壽至2024年，而俄羅斯人，挺想在那之后把自己的那幾個(gè)比較新的太空艙拆出來，另搞一個(gè)自己的空間站……也許，那時(shí)候我們?cè)谔詹⒉粫?huì)太孤獨(dú)吧？

“夸父”逐日夢(mèng)猶在

“夸父計(jì)劃”的名字來自于我國(guó)的古代神話傳說“夸父逐日”，是一項(xiàng)鎖定太陽(yáng)的空間探測(cè)項(xiàng)目，又被稱為“空間風(fēng)暴、極光和空間天氣探測(cè)計(jì)劃”。

這一計(jì)劃源自于對(duì)日探測(cè)的重要意義，空間太陽(yáng)探測(cè)結(jié)果能夠大大推進(jìn)人們對(duì)太陽(yáng)的認(rèn)識(shí)。而且太陽(yáng)是目前唯一一顆可以在包括時(shí)間、空間和波段所有參數(shù)上都能進(jìn)行高分辨率觀測(cè)的恒星，也是目前唯一一顆可以進(jìn)行局地高能粒子流和物質(zhì)流探測(cè)的恒星，從恒星研究的角度上來講，具有不可替代的天體物理意義。更何況，太陽(yáng)是地球生命的能量來源，關(guān)乎我們的生存，深刻影響著地球氣候的變化，而太陽(yáng)活動(dòng)以11年為小周期所產(chǎn)生的劇烈爆發(fā)也會(huì)嚴(yán)重影響近地空間環(huán)境，甚至?xí)雇ㄓ嵵袛?、衛(wèi)星失靈、給地面電力設(shè)備和輸油管道帶來災(zāi)害性影響。所以，對(duì)太陽(yáng)的空間探測(cè)正受到越來越多的關(guān)注。

目前，我國(guó)在太陽(yáng)空間探測(cè)上處于明顯落后的地位，除2001年初由“神州二號(hào)”飛船搭載的旨在觀測(cè)太陽(yáng)X射線和γ射線的“空間天文分系統(tǒng)”成功升空外，一直沒有進(jìn)入太空的探測(cè)器，更沒有專門的探測(cè)衛(wèi)星。2003年，“夸父計(jì)劃”的概念提出來了，根據(jù)最初規(guī)劃，該計(jì)劃由3顆衛(wèi)星組成?？涓窤星設(shè)置在距地球150萬千米的日地連線L1點(diǎn)，也就是第一拉格朗日點(diǎn)上，它能每天24小時(shí)面對(duì)太陽(yáng)，觀測(cè)太陽(yáng)擾動(dòng)，和在地球極地軌道上放置的夸父B1星和夸父B2星形成觀測(cè)網(wǎng)。

但是，從2011年起，“夸父計(jì)劃”遇到了麻煩，因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目最開始是以國(guó)際合作項(xiàng)目的形式提上議事日程的，其中，中國(guó)完成夸父A星的研制，夸父B雙星則由加拿大的“極區(qū)通信與氣象衛(wèi)星計(jì)劃”承擔(dān)。但是隨著當(dāng)年加拿大財(cái)政緊縮，這一計(jì)劃未獲批準(zhǔn)，緊接著，2012年，另一個(gè)合作方歐洲航天局也出現(xiàn)了經(jīng)費(fèi)緊張，原有的5000萬歐元不足以完成雙星計(jì)劃。2013年，該項(xiàng)目轉(zhuǎn)向中俄合作，但隨著中俄在火星探測(cè)中遇到了麻煩，這一合作計(jì)劃再次擱淺。

2014年5月，“夸父計(jì)劃”被暫緩執(zhí)行，不過這一設(shè)計(jì)仍然具有領(lǐng)先性，科學(xué)家們希望在對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整后，盡快讓“夸父計(jì)劃”再次活躍起來。

奔向大宇航時(shí)代的天然基地

有人曾經(jīng)指出，如果上帝希望人類走向太空，他會(huì)為我們準(zhǔn)備一個(gè)月亮。月球是人類開啟大宇航時(shí)代的天然基地，從1969年阿姆斯特朗登月到1972年“阿波羅”計(jì)劃取消，共有10多位宇航員登上了月球，自此以后再無人類登上月球。

隨著太空技術(shù)的發(fā)展，重返月球的呼聲越來越高。2004年，美國(guó)提出通過一系列探測(cè)在2018年重返月球，歐洲航天局則計(jì)劃在2024年完成登月；2005年，日本也提出了多個(gè)無人月球探測(cè)器的計(jì)劃，也提出了在月球建立基地的構(gòu)想。我國(guó)目前的探月計(jì)劃是“繞、落、回”三步走，即繞月探測(cè)、月面軟著陸和探測(cè)后回收3個(gè)階段，2020年前，由機(jī)器人將月壤采回地球。

2007年10月，我們順利發(fā)射“嫦娥一號(hào)”，完成了繞月飛行。2010年10月，“嫦娥二號(hào)”不僅實(shí)現(xiàn)了環(huán)月飛行，而且還順路造訪了一顆小行星，完美收官。2013年12月2日，“嫦娥三號(hào)”發(fā)射升空，前去完成探測(cè)的第二步“落”，而這個(gè)探測(cè)器里還揣著一只“小兔子”——“玉兔”月球車。2013年12月14日，登陸器在月球虹灣地區(qū)實(shí)現(xiàn)軟著陸，除了設(shè)置月基望遠(yuǎn)鏡外，“兔子”也被放出來溜達(dá)。我國(guó)成為了第三個(gè)獨(dú)立在月球?qū)崿F(xiàn)軟著陸的國(guó)家。不過，可能是由于首次進(jìn)行這樣的空間探測(cè)，“玉兔”在第二次睡眠之前，出了點(diǎn)控制方面的小故障，但是這“兔子”相當(dāng)頑強(qiáng)，后來還是“帶故障”自主喚醒了。“玉兔”的設(shè)計(jì)壽命雖然是3個(gè)月，但到現(xiàn)在發(fā)稿時(shí)為止，它還在工作，“兔子”的微博也依然在賣萌中……

現(xiàn)在，“嫦娥三號(hào)”的表現(xiàn)優(yōu)秀到了什么程度呢？它本來還有一個(gè)備份星“嫦娥四號(hào)”，計(jì)劃在2015年發(fā)射升空，現(xiàn)在看來沒有太大的必要了，很可能不再發(fā)射，而直接在2017年前后發(fā)射“嫦娥五號(hào)”，也即是目前嫦娥計(jì)劃的最后一個(gè)環(huán)節(jié)“回”。它會(huì)在之前的各項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，再增加一項(xiàng)功能，那就是從登陸地起飛，踏上歸程，將收集到的月球樣品帶回地球進(jìn)行研究。

目前，雖然我們還沒有明確提出載人登月或者建立月球基地的計(jì)劃，但這在嫦娥計(jì)劃順利完成以后，應(yīng)該是水到渠成的事情。

下一個(gè)目標(biāo)是火星

火星，這是一顆距離我們很近，又和地球有幾分相似的紅色星球，被古人稱為“熒惑星”?；鹦堑馁|(zhì)量是地球的1/9，表面積為地球的28%，重力為地球的2/5，有稀薄的大氣層，而且盡管表面布滿了赤色的沙礫，仍可能有不少水存在。雖然這里的環(huán)境相比地球上的沙漠都惡劣了不止一籌，但它仍然是目前可以到達(dá)的、最有希望移民的星球，也是距離地球最近的行星之一，當(dāng)然，也成了“太空圈地運(yùn)動(dòng)”的目標(biāo)之一。

因此，從1996年開始，每次火星和地球靠近的窗口期出現(xiàn)，都有火星探測(cè)器發(fā)射升空，此外，登陸火星的計(jì)劃也正在被提出，如美國(guó)計(jì)劃在2025年讓宇航員登上火星，歐洲則希望在2033年實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

我們的火星探測(cè)活動(dòng)，最初是和俄羅斯聯(lián)合進(jìn)行的。原定于2009年，由俄羅斯發(fā)射“火衛(wèi)一”采樣返回探測(cè)器，同時(shí)搭載由中國(guó)研制的火星探測(cè)衛(wèi)星“螢火一號(hào)”，大約經(jīng)過10到11個(gè)半月的飛行后，進(jìn)入火星軌道，然后“螢火一號(hào)”被釋放，主要研究火星的電離層及周圍空間環(huán)境、火星磁場(chǎng)等。由于技術(shù)問題，為增大安全系數(shù)，“火衛(wèi)一”探測(cè)器被推遲到2011年11月8日發(fā)射，但即使如此，探測(cè)器還是未能按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)變軌，和地面控制中心失去聯(lián)系，成為了宇宙中孤零零的漂泊者……

盡管事實(shí)殘酷得有些讓人難以接受，但是在宇宙探索中出現(xiàn)一些失敗是常有的事情，更何況火星探測(cè)的成功率只有不到50%?，F(xiàn)在，有了探月工程的基礎(chǔ)，我國(guó)也已經(jīng)具備了自主探測(cè)火星的能力，我國(guó)科學(xué)家以嫦娥系統(tǒng)為藍(lán)本，設(shè)計(jì)了新的火星探測(cè)計(jì)劃，并且希望在2020年前后探測(cè)火星，甚至有可能帶回來自火星的樣本。

相信在不遠(yuǎn)的將來，我們終將從地球出發(fā)，到月球，到火星，到更遠(yuǎn)的地方，套用網(wǎng)絡(luò)上的一句流行語(yǔ)，我們的征程是星辰大海！

（王艷蘇薦自《科學(xué)大眾》）

責(zé)編：小側(cè)