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歐陽自遠揭秘「出征火星」:火星軌道器+火星車


2017年11月19日09時 今日科學 未來網
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中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠:

探月之後 出征火星

資料圖:有「嫦娥之父」之稱的歐陽自遠中新社記者 張道正 攝

火星,地球軌道外的第一個行星,千百年來人類最為關注的星球之一。隨著人類深空探測技術的飛速發展,近年來,各航天大國對火星的探測熱情已經超越了月球。

近日,《經濟參考報》記者獨家專訪了中國月球探測工程首任首席科學家、《火星科學概論》主編歐陽自遠院士,圍繞時下人們最為關注的火星問題,揭秘探月之後,人類將如何出征太陽系中的「下一站」——火星。

紅色的星球:藍色的夢

「月球,是地球唯一的天然衛星,人類探測和登陸月球,最多只是跨出了自己的門檻,但我們始終被地球控制著、沒有到達過更廣闊的太陽系空間。」歐陽自遠說,然而如今,人類長大了,探月工程的技術積累和人類對火星的觀測研究讓我們具備了「離開自己搖籃」的能力,是時候去太陽系中看看地球的「姐妹」了。

在太陽系中,金星和火星是離地球最近的兩大行星。為何各國航天機構都將探測重點瞄準在火星?歐陽自遠認為,因為火星最像地球。

第一,人類已經找到了火星曾有液態水活動的記錄:乾枯的河道、湖泊,北半球的海洋盆地,陡坡塌方引起的地下水湧出形成的沖積扇。最新研究認為,火星上的水很可能大量隱藏在地下。第二,中國科學家林楊挺團隊關於火星隕石碳同位素的研究揭示,歷史上火星很可能曾經存在過生命。這一研究是迄今能夠證明火星上可能有過生命活動的最有力證據。第三,火星也有四季變化,火星上的一天跟地球上的一天相近。因此,火星是目前公認的最有望改造成適宜人類生存的行星。

不過,火星的自然環境與地球相比依然十分惡劣。例如,火星表面非常乾燥、年平均溫度零下六七十度、火星大氣很稀薄、氣壓只有地球的百分之一……因此,歐陽自遠預測,把火星改造成宜居星球可能還需要多個世紀的不懈努力。

「我們的目標是,通過改造火星,把這些地下水引出來,讓火星變成一個像我們地球一樣的生機勃勃的藍色星球,使地球、火星成為人類持續發展的姐妹共同體。」歐陽自遠說。

火星基地:強人工智慧將是主力

由於距離火星太遠,火星探測器與地球之間的交流可能需要15至20分鐘,通信延遲非常嚴重。因此,在歐陽自遠看來,為人類移民火星打前哨並將發揮實質作用的將是一批基於強人工智慧的高智能機器人,可以自主獨立做出分析判斷,而不是浪費太多時間等待地球發來的指令。

在目前人類的探月工程中,人工智慧的應用已經非常廣泛。比如,中國的月球著陸器在軟著陸月面時,就拍攝了4700多張照片,通過分析這些照片,著陸器可以自主選擇一個能讓自己的「四條腿」安全著陸的平面。「月球表面坑坑窪窪,在著陸器著陸區附近也有數萬個撞擊坑,在哪裡著陸,身處地球的人類根本來不及指揮,因為將照片傳回地球、再由地面發出指令傳回月球車有明顯的時間延遲,這就要依靠人工智慧。」歐陽自遠說。

不過歐陽自遠認為,目前,深空探測中人工智慧的應用並不高級,還處在基於計算機視覺、語音識別、自然語言處理、機器學習等弱人工智慧的階段。不遠的將來,人類太空人將登陸火星,開發出強人工智慧的機器人就變得非常有用了。

如果在火星探測器上配備強人工智慧技術,機器人就可以協助太空人執行任務、完成一系列航天操作和實驗。此外,當人類無法預測在何時或何地會有新發現時,機器人還可以通過初步勘探,告訴人類最有價值的觀測點,輔助太空人做決策。

此外,在改造火星初期,人類將在火星上建起一個個巨大的密閉式火星基地。「人是沒辦法做這件事情的,火星表面氣壓低、寒冷,要穿很重的太空衣工作,呼吸、行動、體力都是問題,所以必須依靠擁有強人工智慧的機器人,明確分工、準確高效地協作完成從原料製造到設備搬運、基地建設,再到基地密閉艙環境調控等一系列複雜任務。」歐陽自遠說。

天地協作:「火星軌道器+火星車」組合工作

目前,人類對火星的探測有40多次。其中,2011年美國發射了「好奇號」火星探測器,2012年8月,成功登陸火星表面。

歐陽自遠介紹,實際上,中國開展火星探測的可行性論證幾乎與探月工程同步。中國首次火星探測任務於2016年4月正式立項,計劃在2020年通過一次發射,實現火星軌道器環繞探測和火星車軟著陸巡視探測。

中國的火星探測計劃有哪些亮點呢?歐陽自遠認為,美國的火星探測計劃是藉助「好奇號」火星車將一個配有高精度儀器的巨大實驗室搬到火星,而中國的火星探測計劃更側重「火星軌道器+火星車」組合協同工作。

歐陽自遠解釋,火星衛星在天上圍繞火星運行,通過環繞遙感探測,可以對火星表面和大氣進行綜合性全面調查,包括火星的大氣層成分與結構、全球形貌、土壤分布、表面物質成分、岩石類型、地質構造、內部結構、地下水的全球分布、火星表面環境變化和火星磁場特徵等。火星車在地面上運行,通過軟著陸巡視探測,可獲得著陸區的氣象特徵、地形地貌、火星地質構造、表面岩石類型、土壤種類和地下水分布等巡視探測數據,為火星資源環境和科學研究提供基礎資料。

記者 王琳琳 劉暢 上海報導


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