互动科普

科学世界：与嫦娥登月相比，火星项目的主要难点有哪些？

贾阳：着陆月球主要靠发动机减速。着陆火星就不同了，需要在进入火星大气的过程中利用大气减速，把大部分动能消耗掉；接着还可以利用降落伞进一步减速；最后才是利用发动机工作，进行障碍规避。所以一次火星的着陆过程更为复杂。

着陆后的主角就是火星车了。我曾经负责月球车的设计，但月球车是无法直接用于火星的。相比而言，设计火星车的难度主要有这样几点。

火星距离太阳更远，同样的面积下太阳光的能量只有月球表面的40%，因此，为了接收更多的阳光，火星车的“翅膀”（太阳翼）将变得更大、更漂亮，而且“翅膀”的方向还要不断调整，努力对着太阳的方向。另外，在火星的夏季，常常形成尘暴，有点像地球上的沙尘天气。此时火星车接收的太阳光能量急剧下降，必须为火星车设计一个“休眠”模式，耐心地等待尘暴过去。

火星表面的重力只有地球的38%，但是比月球表面的重力大多了，因此火星车移动的时候，就需要更大的功率，火星车的“筋骨”也必须设计得更强壮才行。

月球距地球相对较近，月球车工作的时候，地面很快就能知道车上的状态，遇到紧急情况，地面控制的指令也可以很快送到。但是火星车的信号传到地面，最长需要20分钟，地面的指令又需要20分钟才能被火星车收到。所以必须为火星车设计“超强大脑”。一般的情况，火星车都要自己处理，只有特别复杂的问题，自己解决不了，才交给地面的“师傅”们解决。

通信方面也与登月不同。火星车在火星表面工作，而轨道器是沿着一个大椭圆轨道环绕火星飞行。我们只能在轨道器和火星车比较接近的时候通信，每次可以通信的时间大约是1个小时，这时候传输的码率高。

科学世界：前面说到利用放射性衰变来为火星车保暖。但是火星有大气，通过对流会不会很快就把热量给散掉了？

贾阳：这确实是个比较麻烦的问题。在没有大气的环境中，比如月球上，我们就像给月球车穿衣服一样，包上由多层隔热膜组成的保温材料。但火星有大气，这个我们最常用的办法就不行了。因为各层膜之间不再是真空，有了气体，就无法保温了。就像保温瓶的真空内胆如果漏了，就不再有保温效果。

所以我们现在用了一种新材料，叫气凝胶。它的成分其实是二氧化硅，但密度极小，原子之间充满纳米级的微孔，其中的气体分子运动受到限制。因此它虽然是固体，但是导热系数极低。用了这种新材料，就不需要隔热膜了。

科学世界：不能像保温瓶那样做一个真空的外壳吗？

贾阳：做成真空的也可以，但这样就会有其他问题，比如要保持真空，各种电缆等就不能从外壳穿过。当然这都可以用各种方案解决，但是代价太大了。

科学世界：月球有很厚很松的月壤，但火星地面更硬。火星车的车轮也和月球车不同吧？

贾阳：我们月球车的车轮是“弹性筛网”结构，就像网球拍那样，上面有一些履刺，以提高牵引力。这样的网状结构在火星坚硬的表面上肯定会破掉，所以我们的火星车要做实体胎。但不是橡胶的，而是用金属制成的，因为橡胶在低温度下会玻璃化，变得很脆。

受损的美国好奇号火星车的车轮

科学世界：我国有没有将航天员送上火星的计划？

贾阳：技术难度很大，现在仍然是概念性研究阶段，还没有形成具有可实施性的计划。目前我国科研人员正在开展相关的基础性研究，我相信，随着技术的发展，我们的载人火星探测一定会实现。

（本文发表于《科学世界》2016年3期）