浦江创新论坛《平行未来的N次元》对话航天八院陆希：“你好，火星”

《平行未来的N次元》是浦江创新论坛的深度系列访谈节目，旨在展现科学家、科技创新者、行业领军人的前沿研究与热点思考。结合近期热点话题“火星探测”，节目邀请到航天科技集团八院509所深空总体室主任陆希做客访谈间，揭秘人类探索火星背后的科学技术与未来愿景。

到达火星究竟有多难？

火星表面是怎样的景象？

人类探索火星的终极目的是什么？

火星移民，未来可期吗？

不妨听听陆希主任的分享。（以下为访谈实录）

说到热点科学问题，最近一段时间以来最热的问题莫过于火星探索，7月23日我国成功发射了天问一号火星探测器，也从此拉开了我国行星探测的第一步。在整个火星探测任务中航天八院承担了很重要的工作，陆希主任，您能给我们介绍一下八院承担的具体工作是什么吗？

陆希：很高兴能参加这次节目，也很荣幸能够代表团队和大家分享一下我们这次火星探测器特别是环绕器研制的相关经验和历程。在天问一号探测器当中航天八院承担了环绕器整器研制的工作，环绕器是我们整个探测器两个重要组成部分之一，另外一个是着陆巡视器。环绕器在整个飞行过程当中有不同的角色，一方面从地球到火星我们叫地火转移端过程当中它充当的是飞行器，承载着我们的着陆巡视器一块到达火星。到达火星之后我们还会进一步转变我们的角色，变成一个中继通信器，为着陆到火星上的火星车进行中继通信。完成这项任务以后还会进一步调整轨道进入科学探测轨道，这又变成了一个探测器，开展对火星全球性的普查以及区域的详查工作，这就是我们研制的环绕器的主要工作内容。

您刚才谈到了环绕器是一个飞行器，从7月23日到现在，这个环绕器携带的着陆巡视器在天上的状况是什么样的？他们现在奔赴火星过程当中距离地球有多远呢？

陆希：因为我们从官方公布的数据来看，整个奔火路程从7月23日开始200余天左右到达火星那一刻为止，大致有4.7亿公里的路程，我们可以换算一下，现在走过了数千万公里的路程，就距离来说我们前一段时间公开的数据达到了数百万公里的距离，探测器和地球现在已经有数百万公里的距离，也是中国航天器离地球最远的数据了。当然这个过程当中我们肯定还是在不断地变化，因为轨道是很复杂的，也许每一天能走一点距离，但是具体距离变化数值是不一样的，我们要关注官方公布的数据。

有的科学家将这条路称之为行星际公路，从地球到火星的距离4亿公里是地球到月亮距离的1000倍，这个行星际公路肯定是特别危险的，像环绕器有什么高强的本领能够承担这样的重任呢？

陆希：从航天器来说本身任何一个航天器都要适应空间环境，我们传统的卫星或者载人航天器和其他一些月球航天器来说，基本上就是地月系统的环境或者更多是近地的空间环境，而火星探测器要经历的是从地球到月球之后再往远走走到火星，距离在不断增加，空间环境也在不断变化，特别是太阳辐照长度也在时刻发生变化，我们外部环境也许是从北极到南极或者从东到西穿越了很长的距离，外部气候环境、空间条件也是一直在发生变化的。首先这个探测器必须要适应这种大的变化和严苛的环境，环绕器本身又具备这个能力，可以抵御外来环境的影响。

第二，必须具备能够和地球进行通信、信息交互，自己探测一些未知的情况，对空间环境进行探测的能力，携带很多载荷来开展空间探测，这是它功能的一部分。最主要的是行星际公路上是非常危险的，有很多未知的情况，所以它必须要自己能够有自己管理的能力，因为我们有时间环绕器和地球通信逐渐拉开距离以后会有通信延迟，有一些紧急状态就要靠它自己处理，我们称之为自主管理的能力。

第三，行星际高速公路，我们有一个目的地，到目的地以后必须要从对应的正确的出口下去才可以达到目的地。如果错过了或者提前了，就到达不了目的地，到火星更是这样，我们形成火星环绕轨道的机会只有一次，所以我们必须要具备能够火星自动捕获的能力。通常来说就是高速公路上要找准出口及时踩踏刹车才可以，刹车既不能太久也不能太短，必须要刚刚好，要不然就会错过这个出口，下一次再来火星或者下次再到这个出口来就要花很长的绕行道路，还有可能到不了，最起码要有环境的适应性，有对地通信探测能力，还有自动捕获技术，这才是我们能够到达火星的前提。 您刚才谈到对火星的自动捕获，环绕器和地球有很多的通信延时，所谓的程序都是它自主的吗？不是受地面指挥的吗？怎么做到的？

陆希：它和地面有很多的沟通，但是沟通确实存在延时，我们自动捕获的时候大致上探测器离地球有将近2亿公里，我们延时大致在11—12分钟，来回超过20分钟。但是我们自动捕获的机会也就在半个小时左右，我们自动捕获窗口也就是那段时间内，如果那个时间有什么问题临时交互是来不及的，所以都是事先交代好，大致按照这个预案来做，剩下的在真正自动捕获踩刹车的这一瞬间完全是由它自主完成的。

火星环绕器终于到达火星轨道的时候，接下来还会做一些什么样的事情呢？还有一些什么任务需要它完成？

陆希：根据任务设定，国家航天局公布的信息来看，到了自动捕获之后还会有很多的动作，一方面我们会调整轨道到一个合适的轨道释放着陆巡视器，我们承载着陆巡视器毕竟是要着陆火星的，我们把它送到火星环绕轨道上还不算完，要把它送下去，一定要降轨到火星进入轨道把我们携带的着陆巡视器放下去，马上还要升轨回到原来的停泊轨道，之后还要进行轨道调整以便于能够给火星表面的火星车进行中继，中继任务完成以后还要再调整轨道，我们就可以进行科学探测了，后面的工作大概是这几部分。 听您这么一介绍觉得我们火星环绕器真是一个多面手，什么活都能干。目前我们国家第一辆火星车正在征名，陆主任您有没有想象过，如果我们乘坐那辆火星车到达火星表面，我们眼睛看到的火星表面是什么样的一种景象呢？

陆希：有想象过，也有一些科学家们研究可以给我们一些启示，甚至一些电影上有一些反映，从科学研究角度来说我们知道火星表面有很多铁的氧化物，它的表面颜色或许从我们真实感官来看是偏红色的，也许我们看到的就是偏红色的荒漠，现在在火星表面被证明没有流动的水，暂时没有生命活动的迹象，相对是比较荒凉的，而且火星表面平均温度比较低，又荒凉又寒冷，没有人烟，可能和我们国家西部有一些大漠的景象比较像，颜色上可能略有不同。当然火星南北部地形地貌是不一样的，北部相对平坦一些，南部有很多高地山丘。看我们降落在哪里，如果我们降落在平原上我们可能看到的是荒漠的景象，如果我们降落在山区可能看到的是崎岖的山峦，如果我们降落在环形山周边也许可以看到我们想去考察的陨石坑，可能是多种多样的，想象一下西部荒漠的景象会比较接近于火星的景象，这是我的想象。

我现在特别感兴趣的就是我们人为什么对火星这么感兴趣呢？我们科学家探索火星的目的最终是什么？

陆希：我谈一点自己的认识，火星作为人在地球上可以观测到的若干个行星来说，火星的观测历史是非常长的，我们国家以前古代也有观测到火星的记录，以前我们叫做荧惑，有这么长时间的观察史，大家对于天体未知的东西是很感兴趣的，好奇是人的天性，我们追寻宇宙未知也是现在人一直在做的事情，无论那颗行星怎么样，只要它是未知的，都能引起大家的兴趣去追寻这个未知，这也是人类得以进步的动力源泉。

第二，火星从现在勘测的迹象来看，无论是地面观测还是天空中我们发射的望远镜看到的，比如哈勃这些都曾经仔细观察过火星。还有人类几十年来发射的几十颗火星探测器对于火星探测数据拿到了以后做的研究，表明火星是太阳系当中和地球最为接近的一颗行星，虽然它条件很恶劣，但已经是和地球最为接近的了。人们可能一直在想，对于这种最为接近的天体，是否可以开辟成我们的第二家园，这是一个很自然而然的想法，大家都希望能够有这么一天这么一个机会，我们有这样的技术能够把火星这个第二家园建立起来，也使得人类成为真正的跨行星的物种，真正“主宰”太阳系。

刚才谈到了火星移民，您觉得未来是可期的吗？它的难度在哪里？

陆希：火星移民是一个非常热门的话题，从科幻小说到电影还有大家茶余饭后的谈资，这个确实是大家比较关注的。我觉得在人类未来若干年中我们肯定有望走向另一个星球的，火星作为离我们最近的近邻也是地球的姊妹星，必然地成为首选目标。应该说从科学上来说我们需要一定的过程使火星的环境地球化，从技术上来说人要过去之前也需要做很多的准备，从工程的角度我们也许可以把它讲一个三步走。在我们设想当中第一步肯定是派遣机器人或者一些装备到火星上去开展相关的实验，不管你是要改变环境还是在上面建造一些人能够居住的条件或者培育一些植物或者什么东西，都要派一些先遣队过去，我们做一些准备活动，这肯定是第一步。时间不太好说，可能需要几十年上百年，也可能需要更久的时间。第二步，要进一步营造适合人居住的环境。人无非需要水、氧气、生活空间、安全防护等等，生病了还需要治疗，水和食物是生存的必需品，还有氧气。第二步做一些局部的环境改造，或者我们有一个封闭的环境里能够形成自循环，可供生命存续的元素和要素能够自己闭环了，营造这样的环境。第二阶段里面可能它的后期可以派遣少量的人，比如1—2个或者3—4个人进行有人照料的科考站的这么一项工作。第三步，才实现了大家一直在提的包括国外的马斯克也提到的火星城市的建造，那是非常大的规模。只有基础建设、消耗品建设、人类生存必需品建设达到一定规模才能够真正实现城市村镇的移民计划。现在来说这个过程可能会非常漫长，但我觉得这个事情是可以期待的，这也是我们技术发展的驱动力，也是科学发展的驱动力，大家都有这个共同目标，瞄准一个可期的目标共同前进，这是我们科技增长不竭的动力。

陆主任，您看上去特别年轻，能不能谈谈您怎么走上航天之路的，走上这条路最深的感受是什么？在探测火星中作为一个深空专家您有什么想对我们观众和听众说的吗？

陆希：小时候可能每个人都有一个科学家的梦想，问很多小朋友们他们都说长大以后想做科学家，科学家行业不同专业也不同，我小时候父亲是空军，所以我本来一直是想是不是可以做一个飞行员或者和航空相关的工作，后来读了书毕业以后进了航天院所，当然也是因为有一些机缘巧合，投了很多家的单位，航天院所也投了，后来因为专业有一些相近，正好也有人员的需求，我就加入到上海卫星工程研究所。当时深空领域正在起步，我们前期的一些工作包括后来深空探测的论证和这次环绕器的论证，当时刚刚开始，正是需要人员注入和大家一起努力的阶段，我赶上这个好时候，加入深空的大家庭，和大家一起做这项工作。从小时候科学家的梦想到求学时候的具体专业，再到真正工作时候选择了这么一项职业和岗位，中间可能有一些联系和必然的成分在里面，但也有一些是历史的时机、当时的契机、大的环境所造就的。我们一路走来过程当中觉得做航天特别是深空探测还是需要有一定的定力和耐心的，有坚定的理念。深空探测任务本身论证试验有很长，因为它很难，必须要认认真真地论证清楚才可以真正地付诸实施。第二，每一个深空探测任务实施的周期也比较长，一般的卫星我们发射到天上之后几个月就可以交付给卫星用户，他们可以进行使用。我们这次火星探测器光飞行就要将近7个月，后面还要一系列操作，真正开展科学探测是一年以后的事了。这个和我们平时的卫星和航天器有很大的不同，做深空探测任务这群设计师或者小伙伴们必须要有共同的力量、信念，并且要能够持之以恒，现在同事们也正是这么做的，他们正在以自己的辛勤劳动用深空梦支撑我们国家的航天梦最终支持中国梦实现的努力过程当中。

以我们目前的科学知识来看，地球仍然是唯一存在生命的星球，地球本身也是一个有生命系统的星球，觉得我们在探秘火星的同时也要一起更加珍惜地球，爱护我们唯一的家园。

陆希：这个观点我是非常同意的，之前我们也有一些科普活动和小朋友们说深空探测或者火星探测究竟要做一些什么，我记得当初说这个分享的时候，我的PPT最后一张片子也是我们地球，告诉小朋友们虽然大家都有这个兴趣爱好或者都有这个好奇心要飞向太空，但是回眸来看地球是我们唯一的家园，地球母亲的安全或者它的持续发展是需要我们最先关注的。其实火星探测本身科学的目标也是开展比较行星学的研究，我们通过对于火星和地球两个行星特性的比较以及可能发生的一些演变过程的建模，也许可以看到地球将要以什么样的形式发生变化。如果说火星是地球的过去或者未来，我们以什么样的方式能够减缓地球发生一些不好的变化，使它更长久地保持现在良好的运行状态，这也是深空探测重要的目的和目标。虽然我们是想去开辟第二家园，但我们也要守护好我们的第一家园，在这个基础上我们的第二家园才有意义。