3000°C高溫挑戰(zhàn)：天問三號三年完成火星取樣

2026年4月24日是第11個中國航天日，今年的活動主題是“七秩問天路 攜手探九霄”。在今年的航天日活動中，官方發(fā)布了很多重大的消息，其中包括探月方面的進(jìn)展，以及火星取樣方面的進(jìn)展等多項航天領(lǐng)域的重大消息。

國際宇航聯(lián)合會執(zhí)行主任克里斯汀·費(fèi)齊廷格在參加2026年中國航天大會主論壇發(fā)言時點(diǎn)贊我們中國，他表示我們中國已經(jīng)成為了全球航天發(fā)展格局中不可或缺的核心力量，為和平探索外層空間、讓全人類共享航天發(fā)展成果貢獻(xiàn)了中國智慧與中國方案。

自1980年加入國際宇航聯(lián)合會以來，我國始終都是聯(lián)合會最堅定、最活躍、最重要的成員之一，我國為聯(lián)合會發(fā)展注入了持久活力。

克里斯汀·費(fèi)齊廷格還表示，這次中國航天大會主論壇既回顧了中國70年的成就，也是中國航天與全球航天界深化合作、共謀發(fā)展的重要契機(jī)。

在今年中國航天日的主場活動上，官方公布了很多航天領(lǐng)域的重大信息，其中天問三號探測器即將要去火星取樣返回地球了。

天問三號任務(wù)計劃在2028年前后實施發(fā)射，整個任務(wù)周期耗時比較長，大約需要3年左右的世界，預(yù)計在2031年，探測器就會從火星上帶回來自火星的樣品。

對于我們?nèi)祟悂碚f，天問三號任務(wù)將會是一次具有重要意義的航天項目，因為這是我們?nèi)祟惖谝淮稳セ鹦遣蓸臃祷氐厍虻娜蝿?wù)，如果順利實現(xiàn)的話，我國將會成為世界上第一個成功帶回火星樣品的國家，而我們?nèi)祟愐矊⒛玫降谝环輥碜曰鹦堑臉悠贰?/strong>

雖然我們?nèi)祟愒谶^去幾十年時間內(nèi)發(fā)射了很多探測器去探索火星，有軌道器也有火星車、著陸器在火星表面開展工作，但是這些探測器攜帶的科學(xué)儀器有限，能展開的科學(xué)研究是非常少的。所以，即使探索了幾十年時間，我們對火星的認(rèn)識還是非常少的。

而當(dāng)我們拿到來自火星的樣品后，情況就會不一樣了。因為科學(xué)家可以在實驗室內(nèi)對這些樣品進(jìn)行全方位的研究，到時候就會有更多新的發(fā)現(xiàn)。

以探月為例，我國科學(xué)家在研究嫦娥五號、嫦娥六號探測器帶回的月球樣品時就發(fā)現(xiàn)了很多之前沒有發(fā)現(xiàn)過的物質(zhì)，取得了很多新的成果。同樣的，在研究火星樣品時也會有非常多的新發(fā)現(xiàn)。所以，天問三號任務(wù)備受關(guān)注。

天問三號探測器由著陸器、上升器、服務(wù)器組合體和軌道器、返回器組合體兩個部分組成，按照計劃，天問三號任務(wù)將會分兩次發(fā)射，一枚火箭發(fā)射著陸器、上升器、服務(wù)器組合體，一枚火箭發(fā)射軌道器、返回器組合體，分別將這兩個組合體送上火星。

之所以需要使用到2枚火箭來完成火星取樣任務(wù)，是因為火星和地球的距離實在是太遠(yuǎn)了，現(xiàn)役的火箭沒法一次將整個探測器送上火星。畢竟，整個火星取樣返回地球的任務(wù)實在是太復(fù)雜了，涉及到環(huán)繞火星、著陸火星、火星表面采樣封裝、火星表面起飛上升、環(huán)火軌道交會、樣品捕獲轉(zhuǎn)移、火星軌道返回地球等關(guān)鍵技術(shù)。

如果直接將整個探測器發(fā)射到火星，需要更加強(qiáng)大的火箭才能完成這樣的任務(wù)。我們充分發(fā)揮現(xiàn)役火箭的運(yùn)載能力，將任務(wù)分為2次去執(zhí)行發(fā)射，這樣一來的話，對火箭推力的要求就沒那么高了。

現(xiàn)在天問三號探測器的研制工作非常順利，計劃今年轉(zhuǎn)入正樣研制階段，將會在2028年前后發(fā)射前往火星。考慮到美國的火星取樣任務(wù)已經(jīng)被取消了，所以天問三號任務(wù)有望實現(xiàn)人類首次火星取樣返回地球。

而在天問三號任務(wù)中，也會有國際合作的載荷，此前官方已經(jīng)發(fā)布了開放20千克搭載資源的國際合作機(jī)遇公告，最終從28份合作意向中遴選出了5個合作項目，這些合作項目的進(jìn)展也很順利，有一些合作項目已經(jīng)交付初樣產(chǎn)品，參加整體測試。

雖然我們?nèi)祟愔耙呀?jīng)實現(xiàn)了環(huán)繞火星、登陸火星、巡視火星，但是火星取樣返回地球還是非常困難的，畢竟涉及到環(huán)繞火星、著陸火星、火星表面采樣封裝、火星表面起飛上升、環(huán)火軌道交會、樣品捕獲轉(zhuǎn)移、火星軌道返回地球等關(guān)鍵技術(shù)。

第一個難點(diǎn)就是距離。由于火星和地球的距離很遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)達(dá)到4億公里，再加上火星、地球公轉(zhuǎn)軌道的原因，每隔26個月才有一次火星探測器發(fā)射時間窗口，錯過就要等26個月。這也是為什么整個火星取樣任務(wù)耗時接近3年時間的原因，探測器在2028年前后發(fā)射，需要到2031年前后才能回到地球。

由于太遠(yuǎn)了，無線電通信存在延遲，所以很多時候都是需要靠探測器自主去完成一些操作，我們沒法實時掌控探測器的飛行情況。

第二個難點(diǎn)就是怎么從火星表面起飛、怎么在火星軌道交會對接。對于我們?nèi)祟悂碚f，已經(jīng)掌握環(huán)繞火星、著陸火星等技術(shù)，但是之前沒有從火星表面起飛返回地球，天問三號探測器將會在這方面取得突破。

和探測器從月球起飛不同，探測器從火星起飛更加復(fù)雜。一方面是火星的引力比月球大很多，所以對上升器發(fā)動機(jī)的推力要求就更高了，需要更大的推力才能從火星表面起飛。

我們發(fā)射嫦娥五號、嫦娥六號探測器去月球取樣時，探測器是整體發(fā)射前往月球的，而天問三號任務(wù)卻要分開發(fā)射，其實也是為了送推力更大、燃料更多的著陸器、上升器去火星，這樣上升器才能有足夠大的推力讓探測器從火星表面起飛。

第三個難點(diǎn)就是從火星返回地球。探測器從火星返回地球時速度非常快，達(dá)到或者接近地球第二宇宙速度，再入大氣層時氣動加熱效應(yīng)會很強(qiáng)烈，外部溫度會接近3000℃。這對探測器來說是最大的挑戰(zhàn)。

當(dāng)然，整個火星取樣任務(wù)是非常復(fù)雜的，不僅僅只有這3個難點(diǎn)，每一步其實都是非常困難，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能會導(dǎo)致任務(wù)的失敗。比如說，在登陸火星的時候，探測器會面臨“恐怖7分鐘”，之前很多探測器在登陸火星的時候都墜毀。這也說明了登陸火星是非常困難的。