《自然》专访“天问一号”总设计师张荣桥

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《自然》专访“天问一号”总设计师张荣桥

Original Nature Portfolio Nature Portfolio  2022-01-21 12:40

原文作者：Smriti Mallapaty

中国国家航天局的“天问一号”任务将“祝融号”火星车成功送上了火星，《自然》对“天问一号”任务的总工程师张荣桥进行了专访。

2021年5月，中国的探测器成功着陆火星，圆满完成“绕、着、巡”任务中最艰难的一环。这是中国首次独立开展火星任务，使中国成为了继美国之后第二个成功着陆火星的国家。

张荣桥与北京航天飞行控制中心的一个“祝融号”模型。来源：Xinhua/Shutterstock

“天问一号”总工程师张荣桥入选2021年影响科学进程的《自然》年度十大人物。在这篇通过邮件完成的专访中，张荣桥讲述了他对此次任务的感想、”祝融号”火星车的进展，以及此次任务对中国空间科学研究的意义。虽然张荣桥经常被中国的媒体报道，但却很少接受国外媒体的采访。

Q

请问您在此次任务中担任了怎样的角色？整个团队的规模有多大？

我作为工程总设计师，一是要负责工程研制、发射和飞行控制的技术工作。在探测器飞行过程中要时刻掌握探测器运行状态，组织相关人员及时处理紧急情况，确保探测器运行状态良好，使我们的火星车能最终成功着陆火星表面，完成工程目标。二是负责科学研究的组织工作，组织国内外行星领域科学家进行学术研讨。工程圆满成功是上千家研制单位和数万名科技工作者共同努力取得的。

Q

您当时对该任务一次发射环绕器、着陆器、巡视器的目标有信心吗？

我们深知火星探测任务技术难度高、风险大。中国在行星探测和行星科学领域起步相对较晚，与国际先进技术相比存在较大差距，同时中国已经成功实现了载人航天和探月工程，为火星探测奠定了较好的技术和能力基础。

Q

您是如何平衡此次探测的工程任务和科学目标的？

火星探测任务是以科学目标为指引，推动科学研究的发展。火星探测任务难度较大，特别是着陆巡视任务的成功率不足50%。面对这样的挑战，我们在策划实施时，就将科学目标放在首位。在飞行轨道设计、科学载荷的重量与功耗资源分配、通信能力等方面进行反复迭代和优化，确保探测数据类型丰富、质量高。

Q

当您得知“祝融号”成功着陆的消息时有何感受？

我在现场第一时间看到着陆成功的遥测信息时，我的内心百感交集。对整个团队不懈奋斗的感动，对各方力量鼎力支持的感激，一时涌上心头，不能自已，流下泪水，有甜有咸。

中国“天问一号”环绕器在2021年3月拍摄的火星。来源：CNSA/Xinhua/Alamy

Q

“祝融号”火星车过去几个月里完成了哪些任务？

“祝融号”继续向乌托邦平原南部的疑似古代海洋与陆地交界地带行驶，开展科学探测，探寻揭开火星起源与演化之谜的线索。

Q

目前为止，此次火星探测任务的最大挑战是什么？

去火星我们面临的挑战是巨大的。比如我们对火星的表面形貌、气象条件、空间环境等方面都存在着许多未知，甚至是我们还可能不知道有哪些是我们不知道的东西。为使我们的探测器能尽量适应未知环境，在方案设计之初就做了全面详实的任务实施计划，并开展了大量地面试验验证工作。我们采用了六轮独立驱动的主动悬架结构系统，使火星车能够实现蟹行、蠕动等多种运动形态。针对火星大气稀薄，我们研发了可展开配平翼变气动外形的气动减速技术，使着陆巡视器在降落过程中保持姿态稳定，确保火星车平稳着陆。另一方面是研制计划的保证，每26个月一次的发射窗口是极为珍贵的，一旦任务未按期发射，就要再等上26个月。

Q

如果时间可以倒流，您想做出哪些改变？

这次任务毕竟是中国第一次去火星，所以不能说做到了尽善尽美。我们一直在反思，找一找与国际先进技术的差距，看一看在任务实施过程中还存在哪些问题，不断地进行总结。

Q

此次任务的成功会如何改变中国的空间科学？

“天问一号”的成功，将会极大推动中国空间科学，特别是行星科学研究的发展。我们的任务可以获得包括火星地形地貌、表面物质成分、地下结构、磁场、气象和空间环境在内的多元素第一手火星科学数据，为行星科学研究提供了基本保障。中国国家航天局一直积极推动国际交流与合作。

Q

您认为十年之后，中国的航天事业会取得怎样的成就？

“天问一号”任务是中国开展行星探测的第一步，后续还将择机开展小行星探测、火星采样返回和木星系与行星际穿越探测等任务。目前已在各项任务中得到验证的技术将继续为今后的科学研究作出贡献。

原文以Mars mission is China’s ‘first step’ in planetary exploration为标题发表在2021年12月24日《自然》的News Q&A版块上