物理学家李淼：天问一号是一次浪漫征程的开端
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2020年7月23日12时41分 ， 中国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场 ， 用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器 ， 火箭成功将探测器送入预定轨道 ， 开启火星探测之旅 ， 迈出了我国自主行星探测第一步 。
“天问一号”探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后 ， 到达火星附近 ， 通过“刹车”完成火星捕获 ， 进入环火轨道 ， 并择机开展着陆、巡视等任务 ， 进行火星科学探测 。
早在2300多年前 ， 诗人屈原就用一首长诗《天问》 ， 发出了对宇宙洪荒、天地自然的疑问 ， “日月安属？列星安陈？”尽管现代天文学已经可以非常精确地回答这一问题——太阳系的引力维系着八大行星绕其公转 ， 然而关于生命、人类、太阳系乃至宇宙的起源 ， 还有太多的未解之谜 。
7月25日至7月30日 ， 山中天艺术中心集结王晋康、刘韡、李淼等知名科幻作家、科学家、艺术家、策展人、建筑师、学者、航天业者等30位嘉宾 ， 带来“预言——山中天2020科幻论坛” ， 其中包括5场不同主题的科幻论坛 ， 畅谈科技与人类社会的发展 。 针对当下最热的科技新闻 ， 我们就“天问一号”相关问题专访到了参加此次论坛的著名物理学家李淼 ， 他对于此次中国首次火星探测任务有独到见解 。
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一直以来 ， 作为太阳系里与地球最为相似且距离较近的行星 ， 火星都是人类渴望了解的“另一个家园” 。 在那些科幻作品中 ， 不仅有火星来客 ， 人类航天员还登陆火星种起了土豆（电影《火星救援》） 。 一部部壮阔震撼的作品散发着经久不衰的魅力 ， 不光展示着目前相对成熟或能够预见的科学技术 ， 还勾勒出人类对火星的各式幻想 ， 不断加深人们的好奇和向往 。
从20世纪60年代人类首次开展火星探测开始 ， 截至今年6月底 ， 人类已进行40多次火星探测活动 。 此时此刻 ， “天问一号”正在浩瀚太空中进行着孤独却万众瞩目的征程 。
从地球到火星 ， 是一场多么漫长的旅行 ， 正是这样一次次漫长的对未知的探索之旅 ， 推动了人类社会的发展进程 。 我们的征途是星辰大海 。 谁知道 ， 500年后 ， 火星会不会成为另一个地球？
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2015年6月8日 ， 美国NASA公布了火星侦察轨道器上的相机拍到的一张火星陨石坑的图片 。 图片中的这个陨石坑 ， 就地质学角度来说 ， 还是一个“新鲜出炉”的陨石坑 。 这个陨石坑宽1公里 ， 拥有相对锋利的边缘和保存良好的排出物 。 内部斜坡也十分陡峭 ， 沟壑遍布 。
目前 ， “天问一号”探测器已脱离地球引力影响范围 ， 进入行星际转移轨道,飞离地球超过150万公里 。 与此同时 ， 中国第一辆火星车全球征名活动正在火热展开 ， 成龙、郎朗等名人及众多网友已经提交了大量备选命名 ， 如“焱”“朱雀”“悟空”等 。
对话李淼
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李淼
国家基金委杰出青年基金获得者、中国科学院“百人计划”入选者、新世纪百千万人工程入选者 。 研究量子场论、超弦理论以及宇宙学 。 在超弦理论中的研究有一定的国际影响 ， 特别是在两维刘维尔理论、D膜以及黑洞的量子物理等方面 。 最近致力于研究超弦中的黑洞物理、超弦宇宙学以及暗能量 。 著有《超弦史话》《<三体>中的物理学》《给孩子讲量子力学》等 。
Q您是在哪观看“天问一号”发射的视频的？当时感受如何？
A其实我是躺在家里床上看的视频 。 （笑）当时的感受是五味杂陈吧 。 就在十年前 ， 还有许多人甚至包括知识分子说我们的政府搞航天是浪费纳税人的钱、搞面子工程、形象工程 ， 但是十年以后 ， 我想大部分人都看到了 ， 中国航天工程推动的不光是形象 ， 更是我们科技的发展 ， 并且未来 ， 它会为我们带来巨大的商业收入 。
Q这次火星探测的重点是什么？
A这次火星探测的重点是“落” 。 类似我们嫦娥一、二、三、四号的过程 ， 那会儿嫦娥一号只能绕一下 ， 嫦娥二号就实现了硬着陆 ， 嫦娥三号完成了“绕”的任务后飞走 ， 嫦娥四号则是在月球背面软着陆 。 这次也是重复这个过程 ， 只是火星探测时间更长 ， 需要走半年 ， 我们需要到时候看落的情况 。
Q我们希望“天问一号”提供哪些信息呢？
A要先是看火星表面的地理环境 ， 它的土壤特性、表面形貌、物质成分 ， 还有对火星水冰、大气、电离层、磁场等的科学探测 ， 所有这些信息都值得期待！因为我个人是研究物理学的 ， 我当然更期待看到这方面的新信息 。
Q我们为什么要探索火星？火星探测在我国目前的航天事业布局中有着怎样的地位和意义？
A月球、火星 ， 美国人都去过 ， 但他国分享给你的信息一定是有限的 ， 因为大家现在已经开始争夺资源 ， 所以中国必须去看、去探索 。 地位的话 ， 我想应该是跟载人探月及发射太空站是同等重要的 。
Q如果中国火星探测成功 ， 对我们有什么意义？
A我们国家将从航天大国升级为航天强国 ， 因为之前只有美国火星探测成功过 。
Q7月24日 ， 国家航天局探月与航天工程中心宣布 ， 我国第一辆火星车正式启动全球征名 ， 您会叫它什么呢？
A其实我很想用现成的名字 ， 就是“萤火” ， 我们以前发射过的中国火星探测计划中的第一颗火星探测器就叫“萤火一号” ， 我很想给它起成“萤火二号” 。
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Q您觉得若干年之后 ， 我们会不会抛弃地球 ， 移民火星？
A不会抛掉地球的 ， 地球还是我们家园 ， 还要用 ， 就像我们人类是从非洲走出来的 ， 但还是有一部分人类留在了那里 ， 所以地球不会被抛弃 ， 因为地球毕竟是一个非常难得的星球 。
Q那么您觉得 ， 多少年以后人类会“登陆”火星？
A“近未来” ， 也就是30年后的火星 ， 可能就会像《火星救援》里演的那样 ， 而“远未来” ， 也就是500年以后可能那里会是下一个地球——当然是小地球 。 这一切又都无法预测 ， 就像乔布斯发明iPhone的前一年都无法预测它的最终样子一样 。
关于天问一号
你应该知道的这些
“天问一号”包括什么？
“天问一号”火星探测任务是个大家族 ， 包括：环绕器、进入舱（着陆架）和火星车三件套 。 其中环绕器带着着陆巡视组合体抵达火星附近 ， 进入舱带着火星车进入大气层 ， 火星车在火星表面巡视探测 。 不过 ， 环绕器对火星车的意义不止于“带一程” ， 它还会持续为火星车提供通讯中继 。
从地球到火星能否最短最快抵达？
每26个月 ， 地球上会有一小段时期特别适合发探测器去火星 ， 事实上 ， 人类60年火星探测史上 ， 绝大多数探测器都是在这样的“火星发射窗口”出发的 。 最近的这个火星发射窗口就是今年七八月 ， 不只是我国的“天问一号” ， NASA的毅力号火星车、阿联酋的希望号都选在这个窗口发射 。
很多人直觉上会以为 ， 这样的“时机”特殊之处在于能让探测器最快抵达火星 ， 或者说用最短的时间、以最近的路程抵达火星 。 但恰恰相反 ， 火星探测器优先选择的是一条更加漫长和遥远的旅途（也就是“地火转移轨道”） 。 因为对大多数不载人的探测器来说 ， 路上多花点时间根本不是事儿 ， 但燃料却是“无价之宝” ， 在火箭运力一定的情况下 ， 探测器需要消耗的燃料越少 ， 就越能多带点其他有用的东西 ， 比如带更多科学仪器 ， 进而有更多科学产出 。
在火星发射窗口出发 ， 从地火转移轨道飞向火星 ， 这是掌握物理规律的地球人总结出的尽可能节省燃料的一条路线 ， 代价则是需要花费很长的时间 ， 飞很长的路途 。 按目前公布的信息来看 ， “天问一号”的地火转移之旅需要在路上花费约6个半月 ， 于2021年2月抵达火星附近 。
在哪里着陆？
“天问一号”最初选了2个备选着陆区 ， 分别是1区（克律塞平原）和2区（乌托邦平原） 。 根据“天问一号”项目组最近在《自然·天文》上发表的任务介绍 ， 目前进一步拟定的着陆区是2区（乌托邦平原）——和NASA的洞察号、毅力号任务相对比较近 。 不过 ， 具体的着陆区还要等到环绕器实际打探过一番才会最终确定 。
“天问一号”要探测什么？
环绕器携带7种科学仪器 ， 火星车携带6种科学仪器 。 注意 ， 这里说的都是“科学”仪器 ， 事实上探测器还会携带诸多工程仪器 ， 例如避障相机、监视相机、惯导装置等等 。 火星车计划开展约90个火星日的巡视探测 ， 而环绕器则计划开展约1个火星年（约2个地球年）的环火星科学探测 。
文韩哈哈康荦
编辑韩哈哈
摄影解飞
图片编辑刘艺琳
资料图片视觉中国
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