我国天问三号火星取样返回任务的着陆区遴选已进入关键阶段。
9月3日,中国科学院院士、天问三号任务首席科学家侯增谦在安徽合肥举行的2026年深空探测(天都)国际会议期间表示,任务团队已初步遴选出8个候选着陆区,预计2026年底确定最终方案。目前,天问三号已经进入初样研制阶段。
这8个候选区的具体 位置尚未公布。按照任务团队披露的信息,选址将综合考虑地质年代、水活动历史、宜居性和生命信号保存潜力,在工程安全与科学价值之间寻找平衡。
对于火星取样返回任务,着陆区不仅要能够安全抵达,还要确保取得的样品具有足够高的研究价值。
天问三号将“探寻火星潜在生命痕迹”作为首要科学目标。理想采样区应当经历过较活跃的水环境演化,并具备保存有机物、微生物化石或其他潜在生命信号的地质条件。古湖泊、三角洲、古海岸线以及富含黏土矿物的沉积区域,因而成为重点考察对象。
2024年,天问三号科学团队发表论文,提出86处潜在着陆点,主要分布在克律塞平原和乌托邦平原。其中51处符合当时设定的主要工程约束,其余35处科学价值较高,但尚不能完全满足相关条件。
论文列出的约束包括:着陆点海拔不高于火星基准面以下3公里,纬度位于北纬17度至30度之间,坡度不超过8度,岩石覆盖率不超过10%。较低海拔意味着下降过程中可利用更稠密的大气实施减速,较小坡度和较低岩石覆盖率则有助于降低着陆风险。
此次公开的8个候选着陆区,表明选址范围已经明显收窄。但由于名单尚未公布,目前还不能判断其与此前86处潜在点位之间的具体对应关系。
火星表面长期受到宇宙射线、太阳辐射、氧化和风化作用影响,潜在有机物及生命信号容易遭到破坏。为获取保存条件更好的地下样品,天问三号计划实施最深约2米的钻取采样,并与表面采样手段配合。
这里所说的“生命痕迹”,并不等于已经发现火星生命。矿物结构、有机分子、元素和同位素异常既可能由生物过程产生,也可能来自非生物地质活动,需要通过多种分析方法相互验证,排除假阳性和假阴性。
返回地球后,研究人员可利用大型质谱仪、显微分析设备和同位素测量系统,从微观、分子及同位素尺度研究火星物质。这是火星车难以携带的实验能力,也是实施样品返回的核心科学价值。即使最终未发现生命证据,样品仍可用于研究火星气候变化、地质演化及宜居环境形成机制。
国家航天局此前公布,天问三号探测器由着陆器、上升器和服务组合体,以及轨道器、返回器组合体构成,计划于2028年前后发射,2031年前后携带火星样品返回地球。
据《太空新闻》梳理的任务方案,两套组合体拟分别发射,着陆器完成采样后,上升器将样品送入火星轨道,与轨道器交会对接,再由返回器将样品带回地球。外媒称任务目标是返回不少于500克火星样品;国家航天局近期公开通报尚未重申具体样品质量和运载火箭配置。
整个任务需要连续完成火星进入、下降与着陆,表面采样,火星起飞,环火轨道交会对接,地火转移和高速再入返回。任何一个关键环节出现问题,都可能影响任务目标实现。进入初样研制阶段意味着总体方案正加快转入工程化验证,并不代表飞行产品已经完成。
行星保护是另一项硬约束。侯增谦表示,我国将建设“行星保护实验室”,构建双向防护体系:避免地球微生物污染火星,确保返回样品安全隔离、不对地球环境构成风险,同时防止火星样品受到地球生物和物质污染。
如果任务按计划实施并取得成功,天问三号有望成为人类首次火星取样返回任务,也将推动我国行星探测由环绕、着陆和巡视,向地外起飞、轨道交会和样品返回迈进。现阶段,最终着陆区、采样方案细节及任务工程进度,仍是未来数月最需要关注的信息。
信息来源:新华社对天问三号任务首席科学家侯增谦的专访;国家航天局天问三号任务合作项目遴选结果;国家航天局《天问三号火星取样返回任务国际合作机遇公告》;《国家科学评论》天问三号火星生命痕迹探寻研究论文;SpaceNews关于天问三号着陆区遴选进展的报道。
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