第一次去火星，应该怎么走？

/卢伊

1833 年，在英国科学促进会第三次大会上，“科学家”一词被提出来，用以称呼那些从事一般科学研究的工作者。这是一个拥有共同信念——探索自然规律并将其付诸实践的新群体。科学家们因为具有专门的知识，更有条件提前发现世界的危险和潜能，所以也肩负特别的责任。

回顾历史你会发现，科学是技术的推手，如果某个领域的科学原理有突破性的发展后，就会逐渐转化到技术上，促进技术的快速发展，比如电磁理论和现代通信技术，万有引力理论和航天技术。

在今天，清洁能源、生命科学、新材料、信息领域、人工智能……这诸多改变我们的生活、甚至可能会影响人类命运的变革，正是由科学家们所兴起的。

每一次科学技术的变革和发展都有无数科学家的身影，居里夫人花了4年时间，从几十吨废渣中，才提炼出了0.1 克镭；屠呦呦为了提取青蒿素，试验了191 次才获得成功。几乎每一项让我们受惠的科学技术的出现，都经历了不止一代科学家的努力。他们在不计其数的错误中，一点点地接近真相。

科学是一场接力赛，看不到终点。

那些科学家的故事可能让你热血沸腾，也可能让你对科学家和他们从事的工作望而生畏。但科学已经深深镌刻在生活的每个细节中，影响着每一个人。

正如中国科学院院士潘建伟所说的 ：“我们的宇宙是从某个基点爆炸，炸出了原子、分子、万物，然后经过一百多亿年的进化，才进化出这个地球，人类的存在。然后我们还能反过来研究自然界，来畅想这个宇宙，我觉得这就是一件非常值得珍惜的事情。这么多原子能够构成我这个潘建伟，构成了你能够一起来讨论科学的力量，本身就是一个非常小非常小的概率事件。能好好对待我们这个世界，我觉得这可能就是科学所带来的一个终极的力量吧。”

张荣桥永远忘不掉一年前的那个清晨。

2021 年5 月15 日 凌 晨，在距地球3.2 亿公里外的火星轨道，天问一号着陆巡视器与环绕器分离后，按照预定的轨迹，进入火星大气层。着陆巡视器展开配平翼，弹出降落伞，分离防热大底和背罩，着陆平台伸开着陆腿，一系列的动作之后，在距离火星表面100米的高度上悬停，寻找着最适合的着陆点，最后缓缓降落。着陆平台在跨越“黑色九分钟”后，于7 时18 分稳稳落在火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国首次火星探测任务着陆火星成功了。

成功着陆的那刻，有人无意间拍到张荣桥落泪的样子，相关短视频当天就刷了屏。他事后回忆这一瞬间，只留下12 个字：“不能自已，流下泪水，有甜有咸。”

中国首次火星探测任务取得圆满成功，在国际上引起巨大反响。工程总设计师张荣桥，于近日获评“2021-2022 影响世界华人大奖”。

时隔一年，回忆当初，张荣桥仍难掩内心的激动。历经四年论证，六年研制生产，工程团队在发射场坚持了110多天，紧盯发射后飞行的202天，在探测器进入环火轨道后又日夜坚守了93 天，为的就是如期实现立项之初就定下的目标：在第一个百年前夕，让我们中国的机器人登陆火星。“如期兑现了这个承诺，我们当然很激动，我们没有辜负祖国对我们的期望。”

“十年磨一剑”

步入航天领域，始于机缘巧合。

张荣桥出生于安徽祁门县，当年填报高考志愿时，老师给了他两个字的建议，“偏”——找偏远地区的高校，“冷”——选冷门的专业，这样录取概率更大。因此，他选择了西北电讯工程学院（今为西安电子科技大学）电磁场与微波技术专业。

1988 年本科毕业后，张荣桥进入中国空间技术研究院继续深造，选择的仍然是老专业——空间电磁场。毕业后在中国空间技术研究院，一干就是13 年，主要从事卫星测控和遥感信息处理方面的工作，后加入探月工程团队，曾担任探月工程副总设计师。

2010 年，随着中国提出火星探测设想，张荣桥根据组织安排，开始从事工程的规划论证和立项工作，也是“十年磨一剑”。

但工作之初，他深感这项工作就两个词：难，重要。

难，成功很难。火星一度被航天界称为“航天器的墓地”。目前，国际上47 次火星探测任务中，仅25 次成功或部分成功，而火星着陆任务的成功率更是仅有45%，工程实施难度不言而喻。

重要，即意义重大。“探测地外行星是我们认识宇宙奥秘的一个重要途径和手段。”张荣桥说，“开展深空探测不仅有助于人类了解太阳系和生命起源与演化规律，推动社会经济发展和人类文明的持续进步，也是国家综合国力和创新能力的体现，我们中国人也应该在这个领域有所建树。”但第一次去火星，应该怎么走？张荣桥坦言，这是论证阶段花力气最多、争议最大的一个问题。

当时，项目组深知火星探测的难度，曾考虑采取类似探月工程“绕、落、回”三步走的方案，这样风险相对较小，稳扎稳打。

“ 但我们还是心有不甘。”张荣桥说，“中国火星探测起步晚，同国外存在一定差距，但随着我国成功实施载人航天和探月工程，为火星探测提供了一定的技术和设备基础，我们不能只考虑风险，而要有担当精神和攻坚克难的勇气，一旦成功，不仅能节省经费，更能在短时间内完成技术跨越，使中国步入行星探测领域世界先进行列，这是我们几代中国航天人的梦想，也是我国航天事业发展的必然选择。”

经过长时间的思想碰撞，专家们终于达成共识：我们“伸伸手”“踮踮脚”，一步实现“绕、着、巡”风险可控。

不过，这也意味着研制难度和风险加大。“说得直白一些，即失败的可能性增加，这些都变成了研制人员的压力。”面对巨大挑战，工程团队在项目初期就做好计划，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。

多个第一次背后

论证完成后，2014 年9月，中国首次火星探测任务进入先期研制阶段，两年后正式立项。早在那时，就已定好发射时间：2020 年7 月下旬。

这不仅因为时值火星探测发射窗口期，更想赶在新中国迎来第一个百年之际，让中国的机器人在火星表面巡视。

“六年前确定的（发射）时刻，我们如约而行，遇到的困难和挑战还是非常巨大的。”天问一号任务在我国航天发展史上实现了多个第一次：第一次实现探测器第二宇宙速度发射，第一次实现行星际飞行，第一次实现地外行星软着陆，第一次实现地外行星表面巡视探测，第一次实现4 亿公里远距离测控通信，第一次获取第一手的火星科学数据，最为重要的是在国际上第一次通过一次任务成功实现了火星环绕、着陆和巡视三大目标。

每一个第一次背后，都有着无数科研攻坚的艰辛与挑战。

受天体运行规律和技术的约束，每隔26 个月才有一次发射窗口期，每次大约持续半个月，每天约30 分钟。一旦错过，发射就要推迟26 个月。但突如其来的新冠疫情给原本紧张的研制周期带来巨大冲击。原定于2020 年发射的欧空局和俄罗斯的联合火星探测项目，就因技术原因和疫情影响无奈延期。

“我们的工程研制人员面对疫情带来的严重困难，勇于担当，在各级政府和有关单位的大力协同、周密安排、密切配合之下，克服疫情对任务实施的不利影响，实现按计划准时成功发射。”张荣桥说。

2020 年7 月23 日， 长征五号运载火箭搭载着天问一号探测器驶入星空，经过202天的星际飞行和93 天的火星环绕与着陆区详查，综合获取到的有关着陆区的各种信息后，张荣桥对着陆任务充满信心。

相比成功着陆的结果，张荣桥更关注过程，“因为过程决定结果”。为此，他们从研制伊始，就始终保持战战兢兢、如履薄冰、如临深渊的态度做好各项工作。

如针对火星大气稀薄且具有不确定性，工程人员研发了气动外形减速技术，确保着陆巡视器在着陆过程中保持稳定姿态并高效减速；为适应火星复杂地形，他们为火星车设计了六轮独立驱动的主动悬架结构系统，此外在碳化硅车轮上还有“中”字型的浮雕，既能用于标记行驶里程，又能在火星表面留下中国印记。

“过程关注到了，对于结果我们心里是有底的。”2021年5 月15 日，天问一号探测器平稳降落在火星乌托邦平原南部预选着陆区，整个过程“像教科书那样精准和顺畅”。5月22 日，祝融号火星车驶离着陆平台，正式踏上火星大地，开启巡视探测之旅。由此，中国首次火星探测任务一次实现火星“环绕、着陆、巡视”三大目标，工程取得圆满成功，迈出了中国行星探测征程的重要一步。

目前，祝融号火星车已开展超过300 个火星日的探险之旅，不仅传回大量科学探测数据，还与欧空局“火星快车”轨道器开展了在轨中继通信试验。

开启行星探测的新征程

2021 年12 月15 日，张荣桥入选《自然》杂志“影响2021 年科学事件的十位人物”，是当年榜单上唯一的 中 国 人。2022 年7 月16日，他亦获颁“世界因你而美丽——2021-2022 影响世 界华人盛典”大奖，以表彰其作为中国首次火星探测任务工程总设计师，在世界科学研究领域做出的卓越贡献。该奖项由凤凰卫视集团联合海内外多家华语媒体发起，共同推举和表彰不同领域成就卓越、具有世界影响力的杰出华人典范。

“这不是我个人多么出色多么优秀，而是世界上的同行对天问一号任务给予了高度的认同，我作为工程总设计师只是做了我应该做的事情。”相比个人荣誉，张荣桥更将此视为对工程背后的五大系统、上千家研制单位、数万名科技工作者十年工作的肯定。

曾有人问他，如果给中国首次火星探测任务打分，你会打多少分？张荣桥说：“若从研制要求来看，我们交了100分考卷，但在卷子之外，我们还可以做得更好。”有人认为这是一种谦逊之姿，也有人觉得颇有完美主义的味道，但张荣桥并不认同，他一直坚持实事求是、严谨务实的科学态度，精益求精。

截至2022 年5 月中旬，祝融号火星车已工作300 多个火星日，累计行驶1921 米，并回传大量一手科学探测数据。这看似“超期服役”的成果，张荣桥却觉得符合预期。

如今，随着火星北半球进入冬季，太阳光照强度逐渐减弱，夜间气温降至-100 ℃以下，着陆区还出现了沙尘天气，祝融号火星车开始进入休眠模式，等待年底火星北半球冬去春来时，再唤醒重启。

在其上空数百公里外的环火轨道上，运行超700 天的天问一号环绕器仍在不停地工作，其携带的七台科学探测载荷已实现对火星的全球遥感探测。

“天问一号开启了中国行星探测的新征程。”张荣桥说，“任务的成功不仅将极大推动中国空间科学特别是行星科学研究的发展，通过工程掌握的关键技术和建成的设施，也将为后续工程奠定良好基础，并提供重要的人才资源保障。”

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

“人类迄今还没有实现火星取样返回，对我们来讲挑战巨大。”张荣桥说。曾有科学家称，这是可以与阿波罗登月相媲美的人类科技创举，可见其难度之大。但他认为，中国行星探测工程发展规划是环环相扣的，天问一号火星探测任务已实现了火星到达和着陆巡视，正在开展的天问二号小行星取样返回任务将实验从地外天体采样返回技术，而这些，都将成为天问三号火星取样返回重要环节的先期验证，通过逐步分解任务，破解技术难题。张荣桥表示：“将以中国速度，不断续写中国行星探测的新高度。”