祝融号这些天在忙啥？火星移民离我们还遥远吗？

　　昨天（5月19日），国家航天局发布我国首次火星探测任务天问一号探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像。
　　距离祝融号登上火星已经过去四天时间，首个影像可谓万众期待，一经公布便迅速引来网友围观称赞：终于等到你！
　　图像中，着陆平台和祝融号火星车的驶离坡道、太阳翼、天线等机构展开正常到位，火星表面纹理清晰，地貌信息丰富。
　　图1前避障相机图像，图中着陆平台、坡道可见（图片来源：天问一号祝融火星车）
　　图2导航相机图像，车体、定向天线可见（图片来源：天问一号祝融火星车）
　　天问一号此次远行，环绕器与火星车是一对共担大任的搭档，日前，晨报采访了中国航天科技集团八院，带大家走近了由其负责的轨道环绕器。那么，和伙伴分离后，祝融号独自落地火星后要做些什么呢。
　　今天，新闻晨报周到记者专访上海交通大学航空航天学院常务副院长，智能卫星技术中心主任，讲席教授、博导吴树范，请他和大家聊聊祝融号。
　　祝融号这几天在忙什么？为何落地后四天才传回照片？
　　自5月15日天问一号探测器成功登陆火星后，火星车祝融号何时能传回来自火星表面的首个影像，成了大家最为关注的话题。
　　对比美国发射的毅力号火星车在降落后很快传回照片的速度，大家在等待祝融号传回照片的四天多时间里，多少有些着急。
　　17日，国家航天局已经首先收到了来自火星车的遥测数据，就数据量而言，传送画面的任务比传送数字要重得多，尽管已经采用了目前最先进的中继通讯技术，但深空传递量仍然有限。
　　此外，每次通信只有短暂的几分钟，照片想从火星传回地球，还需要两头找时机。
　　吴树范教授解释了火星回传画面信息需要经历的两个主要过程：火星车与环绕器信号连接、环绕器与地球信号连接。
　　火星车落定后，环绕器还在继续沿着轨道前进，等到‘祝融号’顺序完成落地后的基本动作再用相机拍摄好画面后，接收信号的环绕器已经离开火星车上空了，只有等到环绕器再次回来才能接收信号。而另一边，当环绕器收到火星车的信号后，还需要找准地球的位置，地球也在自转，要等到地球上的深空探测接收天线正好对准环绕器时，才能把信号发射回地球。
　　吴教授介绍，拍照时间要经过精确计算，探测器落地后的一系列动作，都是按照顺序设计好的，比如着陆巡视器降落时，反推力扬起的沙尘可能会影响视野，经过计算后，找到清晰度较好的时间，再进行拍照。
　　天问一号祝融火星车官方微博解释道，火星与地球的最远距离约4亿公里，无线电波以光速传播时信号能量随着距离衰减。祝融号有两种通信方式，一是直接与地球通信，二是通过天问一号环绕器中继与地球通信。着陆后它便用随身携带的相机拍了一些照片，但由于火星车每天能和地球直接通信的时间不到半个小时，且直接传送图片理论上至少需要八小时，所以就舍弃了直接向地球传输图像的功能，等待环绕器转回来，发射中继信号。
　　为何祝融号还在原地不动，什么时候能迈出第一步？
　　祝融号落地火星后，并不会立马出门溜达，参考玉兔号月球车在到达月球后两周才正式与着陆器分离，它在抵达火星后也首先要给自己体检，再观察周边环境，大约一周后，就可以走起来了。
　　17日传回的第一次遥测数据，应该就是对自身状态研判的情况。吴教授分析，火星车各部分参数如何、各功能是否正常，体检数据传回后，帮助科学家们判断机器运转是否良好，是否出现了问题，能不能进行下一步工作。
　　当这些最基本、最核心的固定动作完成好且各方面状态正常，才可以接受来自地球发送的新指令，即遥控数据，在行走中探索更复杂的任务。
　　为行走准备的祝融号（图片来源：天问一号祝融火星车）
　　祝融号即便行走起来，也不会像电影《火星救援》演的那样飞驰，它的速度是非常缓慢的，吴树范分析，这主要是因为我们目前对于火星的一手数据非常有限，只能基于刚刚获得的数据评估，但具体火星表面的土壤硬度等实测数据我国在之前并没有，存在较大的不确定性时，应以保守稳健的办法来开展行动。
　　《火星救援》中可以驾驶的火星车
　　先缓慢动一动，看看情况如何，如果条件允许，可以增加一点速度，通过不断测试和摸索，逐渐去探知所处的环境。
　　吴教授说，前期火星表面数据传回后，地球上科学家们经过分析，再向火星上传指令指挥火星车的工作，比如对行驶方向、行驶速度、动作幅度、采样点位置、拍照时间等一些关键控制参数指挥。
　　祝融号带了哪些秘密武器上火星，将在那里研究些什么？
　　亿万公里迢迢，登上火星的祝融号不是摆个pose拍拍照就完成任务了。它带着三头六臂赶来，准备搞一番研究。
　　总重240公斤，总高1。85米，以太阳能电池作为动力来源，祝融号火星车上共携带了6台仪器，包括了气象探测仪、导航与地形相机、多光谱相机、表面成分探测仪、磁场探测仪、次表层雷达，一边行走一边勘测，甚至进行火星取样分析。
　　祝融号携带仪器示意图（图片来源：行星事务所）
　　在未来的三个月里面，祝融号将对着陆的乌托邦地区的气象、地貌、土壤、岩石结构等进行探测。
　　比如火星表面成分探测仪，由中国科学院上海技术物理研究所研制，它可以从火星车上伸出一只眼睛，发射激光打在数米外的岩石上，气化后形成等离子体光谱，仪器可以通过其对土壤和岩石进行分析。
　　再如次表层雷达，拥有高频和低频两个通道，可以对火星表面以下地层进行探测，探知地下是否存在水冰、地下物质的大小和分布特征等。
　　在取样研究上，目前人类还不具备返回研究的能力，只能现场取样，通过火星车自带的仪器进行试验，将数据传回。
　　吴树范教授介绍，这些研究内容将形成载荷数据（也叫科学数据）传回地球，帮助我国科研工作者研究火星。什么是科学数据呢，就是诸如火星表面的大气密度、引力常数等具有科研意义的观测数据，包括数字、影像、声音等形式。
　　祝融号是否有超期服役的可能？
　　还记得形单影只地工作了972天的玉兔号月球车，在永远休息后曾令无数人感动，这只顽强的小兔子，原本设计寿命仅三个月，曾遭遇过休眠，但在实际超期两年半才停止了同地球的联系。
　　小兔兔你知道吗，如今我们连火星都能登陆了哎。至今，还有网友会到玉兔号月球车微博下留言
　　如今的祝融号设计寿命同样是三个月，也同样面临着因故不能完成任务和超期服役两种可能性。
　　吴树范教授认为，祝融号较大可能存在超期服役的情况，我国一贯的风格是做保守估计，在完成三个月工作任务后，在半年甚至一年后还可以继续通过环绕器向地球发回信号。
　　未来，轨道环绕器将在天上继续陪伴祝融号，它携带了7台仪器，目前的任务是帮祝融号搭桥把信息传回地球，此后两年，环绕器自身也会展开遥感探测，收集火星更大范围、更宏观的数据、图片信息。
　　取样返回、火星移民、商业开发，这些离我们还遥远吗？
　　距离火星取样送回地球，还有相当一段路要走。
　　吴树范教授指出，取样送回，首先就要实现从火星起飞，尽管从原理上可以实现，但要把成吨的设备送上火星建设发射装备，目前还不具备这样的能力。
　　人类目前已经能把体积大、质量重的设备送上了38万公里外的月球，但送到4亿公里外的火星就是另外一回事了。马斯克正在规划的火星移民计划中，着力研制的重型火箭，就是为了把火星返回变成现实。
　　如果能实现从火星返回地球，人类移民火星是有可能发生的事。吴教授认为，移民火星是一个技术上的问题，尽管往返一趟火星需要的时间较长，但并不突破人的生理极限，且不违背道德伦理，取决于科技发展的速度。
　　对于商业航天走向火星，目前来看也还有距离，中国的商业航天从2005年开始，已经有十多年的历史，但是由于其需要的商业回报的属性，与火星往返周期较长形成了冲突。
　　吴教授认为，天问一号的顺利着陆，是中国第一次真正意义上走出地球离开地球引力范围，走向地外行星。结束任务之后的祝融号将留在火星，作为中国迈向火星探测的先驱者，成为永远的标志。