发表自话题：祝融火星车
出品｜虎嗅科技组
作者｜乐见
头图 | 视觉中国
距离地球约2亿公里的火星，又有了新的天外来客。
今天上午8点左右，我国首辆火星车“祝融号”成功着陆火星北半球的乌托邦平原（Utopia Planitia）。
搭载火星车的着陆器与“天问一号”探测器分离后，跟地球完全“失联”，需要自主完成近9分钟的软着陆过程，要将大气进入速度4.9km/s降低到垂直速度为0，然后经过平移找到最佳着陆位置。
这个着陆过程最难，也被称为“恐怖9分钟”。
火星探测项目“天问一号”在2016年立项，经过4年打磨，于去年7月23日在海南文昌发射，今年2月10日被火星捕获后，顺利进入环火轨道，绕火星飞行。
过去2个月间，“天问一号”一直在对火星气象、地表地形、降落点等进行数据收集和研究，今天终于找准时机，释放着陆器，让其“亲密”接触火星。
着陆器安全着陆后，会先进行自我检查，然后打开太阳能板进行充电，再释放高1米85、重240公斤左右的火星车“祝融号”，让它大展身手。在设计寿命3个火星月、92个地球日内，“祝融号”将进行巡视工作，主要完成5项任务：
绘制火星形态和地质结构图；
调查火星表面的土壤特征和水冰分布；
分析火星表面的物质组成；
测量电离层和火星地表气候及环境特征；
探索火星的物理场（电磁场、引力场等）及内部结构。
中国火星探测器“天问一号”着陆器与“祝融号”火星车模型
里程碑事件
火星车“祝融号”的安全着陆，是我国漫长行星探索的里程碑事件。
要知道，从上世纪美苏太空竞赛以来，火星探索一直没间断过，却很少见到中国的身影。如今我国首次自主探索火星，就能成功着陆火星车，简直是个奇迹。俄罗斯的火星车摔了几次都没成功，日本、欧洲更是接连失败。
至此，中国成为全球继美国后，第二个能将火星车安全送入火星表面并正常运行的国家。
火星车成功着陆也得益于我国在探月工程中的长年积累——2011年实现“绕”月飞行，2013年释放月球车实现“落”、“巡”任务，去年成功采集月球土壤和岩石样品返回地球。这些工程都沉淀不少太空探索技术和经验。
2020年以前全球有44次火星探测活动，包括美国21次，苏联/俄罗斯19次，日本1次，欧空局2次，印度1次，虽然参与者多，成功率却只有43%。
图片来源：中科院之声
火星探测的关键难点在两个环节。
一是从地球到火星长达几个月的太空飞行，探测器很容易遇到各种意外而失联，成为“太空垃圾”。另外哪怕探测器到达火星轨道，在降落过程中，地球与火星之间有6-22分钟的通信延迟，无法靠人工操作来规避意外危险，更不能靠火星稀薄的大气层来快速减速，几乎一半的着陆任务折戟于此。
去年美国、中国、阿联酋分别发射了火星探测器，目前进展都还算顺利。如今有4个探测器在火星表面工作——美国的“好奇号”、“洞察号”，今年2月份着陆的“毅力号”，以及刚着陆的中国“祝融号”。
在火星轨道正常工作的探测器有9个——NASA奥德赛、ESA火星快车、NASA火星勘察轨道器、NASA火星大气与挥发物演化任务探测器、欧洲和俄罗斯合作的“微量气体轨道器”、印度曼加里安火星轨道探测器，以及去年发射的阿联酋“希望号”探测器、“天问一号”轨道器。
“祝融号”成功着陆意味着我们探索火星迈入新台阶，不再需要依靠其他国家间的探索结果来了解火星，能自主探索火星上的自然环境和生命迹象。再往远了说，马斯克推崇的“火星移民”，虽然遥不可及，但至少我们不会显得非常被动，对该计划的可行性有更清楚的认知。
此次着陆点乌托邦平原也深有考量，因为选址不仅涉及到火星车的工作安全，还决定它能发现哪些科学信息。
乌托邦平原位于火星北半球，直径3300公里，是火星上最大的平原，早在1976年，NASA的“海盗2号”就降落此地。该平原平均高度低于火星基准面1000-2000米，南部地区与艾希律平原接壤，面积大、光照足，着陆成功可能性更大。
经过多年探索发现，该平原并不是一个大陨石坑，而是火星古代海洋的海床，地表浅层发现了水冰的存在，比较适合火星车在此探索火星生命和地质环境。
“祝融号”与邻居“毅力号”
跟美国的重达1000多公斤的“毅力号”相比，“祝融号”只是一个小不点。但“麻雀虽小，五脏俱全”，它也携带了13种有效载荷，来完成对火星形态、地质学、矿物学、空间环境、土壤和水冰分布等的分析。
比如：
探地雷达，可以对火星表面100米以下成像；
火星表面磁场探测器，可探测表面磁场强度；
火星气象测量仪，可测量火星表面温度，湿度，气压和风速等气象环境；
火星表面化合物检测器，利用激光诱导击穿光谱和红外光谱可对土壤和岩石进行探测；
多光谱相机，获取至少8个波谱段的图像，探测火星表面物质类型分布；
导航和地形相机，可用来拍摄火星地形地貌，帮助科学家研究火星的地质构造和演化过程。
“毅力号”是美国第5次派遣的火星车，长3米，配有19个摄像头，以及2米长的机械臂。它降落在杰泽罗（Jezero）陨石坑附近，主要的任务是寻找生命迹象、探测火星地质、收集样本，以及利用火星大气制氧，同时还派出“机智号”火星直升机。
“机智号”直升机与“毅力号”火星车
它的装备相对先进一些。比如摄像头系统可以拍摄火星表面的高清视频、全景三维图像，能像隔着足球场看苍蝇一样对目标进行放大。另外比较让人难忘的是“毅力号”的直升机和制氧技术。
上个月“毅力号”的制氧机就曾成功将占火星大气96%的二氧化碳的氧原子分离出来，制成大约5克氧气，相当于一名宇航员正常活动10分钟所需的氧气量。这不仅能解决未来载人探火的供氧问题，还能成为以火箭返回地球的燃料，给商业航天、火星移民等项目打下基础。
直升飞机“机智号”最近也飞了5次，最新飞行记录距离约129米，高度约10米。它的挑战是在空气密度只有地球1%的火星表面飞起来，旋翼转速至少要达到地球直升机螺旋叶旋转速度的5倍，另外还要面临零下90度的恶劣天气。
“毅力号”主要靠放射性同位素核电池供能，来维持仪器运转和寒冷天气保暖。“祝融号”靠太阳能充电，设计寿命只有“毅力号”的四分之一。
“祝融号”的优势还是在材料和通信上。比如“祝融号”的热控材料是新型保温材料——纳米气凝胶，很轻，隔热性能好。它的太阳能面板也不会被灰尘给封印，因为面板可以调节角度，甚至可以竖起来，而且面板上也有一层特殊涂层，不容易粘灰。
“祝融号”还采用了铝蜂窝夹层材料、铝基碳化硅、复合纤维材料等多种新材料，能提升火星车的高耐磨性和稳定性，基础零部件都实现了国产化，元器件国产化率也超过90%。它收集到的数据需要传输给还在天上转圈的“天问一号”，然后由“天问一号”转发给地球。
为了保险起见，我们和欧洲人商量好了，如果“天问一号”不能工作，可以让欧洲的火星快车探测器帮忙。另外，“祝融号”上也携带了能直接与地球通信的天线，传输数据的速度比别的探测器要快。
“第二故乡”火星
如果看火星的自然条件，你很难想象，我们为什么要去到这颗遥远的红色星球探险、开荒？
火星平均温度为-60 ℃。大气成分主要是二氧化碳，常有沙尘暴发生，大气层仅为地球的0.7%，没有完整的磁场，还没有发现任何的生命体，有些像“死去的地球”。
NASA发布火星表面“金伯利”地质景观图
火星尼利槽沟区域
可火星却是太阳系内，目前最适合人类生存的星体。
从排除法来看，太阳系中只有金星、地球、火星处于宜居带，而金星的生存环境更恶劣，大气压强高达地球的92倍，平均温度超过460摄氏度，比离太阳最近的水星的向阳面还热，比起火星的荒芜，金星更像是地狱。
火星最有吸引力的一点是，它有大量的固态冰，也就是有生命之源——水，这是它被称为“第二故乡”的最核心原因。
NASA获得照片显示，深色细长长约100米的条痕，推测是由水流冲刷形成
有研究表明，在46亿年前到37亿年前，火星表面存在大量江河湖泊，大气层浓密，温暖宜人，像地球一样适合生存。这为探索火星提供了另一层动力，就算找不到生命的存在，也能研究生命消失的原因。
尤其是当我们在地球上正经历一些前所未有的不确定性时，比如地球环境的不断恶化、疫情病毒的无休止变异、稀有材料的紧缺，甚至行星撞击地球等预言，都会让我们不由自主地感到恐慌，从而将希望转向另一种生存的可能性。
火星探索不管是出于国家竞争、太空探索，还是商业化拓展，我们都可以看到新一轮的“火星潮”正兴起，它不再只是创意产物，而逐渐形成较为合理的需求苗头。
一辆火星车的着陆，或许就是一个平稳的开始，此后我们对火星的构想将加速成为现实。
“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮中。”
我是本文作者乐见，关注新能源、新材料、企业服务和航空航天，欢迎来聊~（)
