中国未来深空探测要做哪些准备？

9月20日，第三届北京月球与深空探测国际论坛在北京举行。中国首次火星探测任务总设计师张荣桥在此次论坛上表示，展望2030年，中国深空探测要从科学目标、科学载荷、环境及其适应性、大推力火箭等方面开展科学与技术准备。

探月工程收获颇丰近年来，我国在以探月工程为代表的深空探测领域取得了巨大成就。此次论坛上，中科院重大科技任务局副局长徐帆江表示，中国自2004年实施探月工程以来，圆满完成了嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号科学探测任务，获得了大量科学探测数据。特别是利用嫦娥三号科学探测数据，中国的科学家首次解释了着陆区月壤和月壳浅层结构特征，发现了一种新型玄武岩，多项成果均属国际首次。

未来几年内，我国探月工程还将实施嫦娥四号、嫦娥五号任务。中国科学院院士、中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远介绍，按照探月工程“绕、落、回”三步走计划，嫦娥四号和嫦娥五号都将承担起更加重大的科学探测任务。其中，嫦娥五号将采集2千克月球样品返回地球并开展实验室研究。“它的任务就是落下去，要用铲子铲样品，打钻，然后自动的返回地球，它的关键技术都已经比较清楚了，以前也做过一次实验，可以安全着陆，到指定的地点。”欧阳自远表示。

2030年前向更远深空进军在科学家们看来，宇宙空间无限辽阔，除了月球，还有许多未知世界要去探索。围绕深空探测，中国科学家制定了2030年前发展路线图。首次火星探测任务正在实施，将在2020年发射首颗火星探测器，实施环绕和巡视联合探测。“火星距离地球较近，环境最相似，具备可达性和环境可适应性等特点，是人类进行深空探测的首选目标。”张荣桥介绍，“深化对火星演变的认识，有望为保护地球、扩展人类生存疆域进行探索。”2020年以后，科学家计划向国家申请被称为太阳系起源“活化石”的小行星探测计划。张荣桥表示，小行星探测不仅能研究太阳系的形成和演化，还能帮助我们探究应对小天体撞击的技术途径。“探索小行星的工程实施还将带动航天技术的智能化、精细化发展。”他说。2025年至2030年，科学家希望木星系探测及行星穿越计划能获得国家支持，并于2036年左后到达木星。2030年之后，更精细、更深远的机器人深空探测有望展开，并在2048年左右到达天王星。

多项科学技术准备为了实施上述计划，张荣桥认为，获得科学发现越来越成为深空探测可持续发展的驱动力。“中国进行深空探测，有必要先搞清楚哪些已经被验证了，我们再做要有什么特点，中国要做什么原创性的探索。只有搞清楚我们的科学目标，才能有的放矢。”“想得到的能不能得到，就要看科学载荷了。”张荣桥表示。深空探测的重点在空间环境、物质成分、内部构造、表面形貌等，就需要得到电、磁、力、温度等要素的数据。当前，我们就要考虑研发什么样的有效载荷来实现科学目标。例如，开发新的测量机理和方法，载荷做到小型化、多功能化、智能化等。要回答能否可靠到达和生存的问题，则要在环境及其适应性上下功夫。“为了面对诸多未知，我们不仅要更多地了解行星的电磁特性、力学特性等情况，还要对工程技术进行研发，比如开发、完善元器件、原材料、轨道设计和控制等，才能确保工程可实现。”张荣桥说。接下来，能否准时出得去，就要看大推力火箭的了。张荣桥说：“火箭的运载能力直接决定了能以多大能力出去。因此，要研发大推力火箭，并探索能否实现零窗口发射。”例如，受天体运行规律影响，发射机会难得，比如火星探测每隔26个月才有一次机会。“在茫茫星空，探测器怎么找到自己的路？”张荣桥说，除了星际航行轨道设计，我们还需要新型导航方法和导航敏感器，并实现探测器的自测量、自计算、自诊断和自恢复。”此外，数据传输和能源动力亦是未来深空探测不可或缺的能力。张荣桥建议，为确保数据传输的有效性和安全性，除了通过搭载高效发射机、可展开星载天线等方式提高星上发射能力，也要加强地面接收能力，尝试不同频段的组合。而探索木星及木星以远则因为太阳辐照强度不足而需要研究高效光电转换材料、空间核电源、电推进等新的能源和动力方式。

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