蔣鵬飛:為什么要把火星土帶回來？

3月12日，全國人大代表、天問三號任務總設計師劉繼忠在接受采訪時透露：天問三號火星取樣返回任務的關鍵技術均已取得突破性成果，工程主線正在開展初樣研制，計劃今年轉入正樣研制階段。這條消息，除了航天圈之外鮮有人在意，但如果你知道這件事的真實分量，大概會倒吸一口冷氣。天問三號，有望實現人類歷史上第一次火星取樣返回。

注意，是"人類第一次"，不是"中國第一次"。這不是一句慣常的套話，而是一個真實的歷史節點。弄清楚這件事為什么重要，比知道它"進展順利"重要得多。

火星和月球"取樣返回"差別在哪里

2020年，嫦娥五號從月球帶回1731克樣品，舉國振奮。2024年，嫦娥六號從月球背面帶回1935.3克，再創紀錄。很多人自然會想：天問三號取樣返回，不就是嫦娥的火星版嗎？這個類比，差了至少一個數量級的難度。

（天問一號探測器。圖片來自：國家航天局）

月球距地球約38萬公里，嫦娥五號從發射到返回，全程23天。火星距地球最近時約5500萬公里，最遠時超過4億公里。天問三號從地球出發到樣品返回地球，整個任務周期預計超過10年。距離只是表面問題，真正難的，是火星取樣返回在工程上的結構復雜程度，遠遠超出了月球任務的想象邊界。

劉繼忠介紹，天問三號涉及軌道器、返回器、著陸器、上升器、服務器，共五個飛行器，組成"軌返組合體"和"著上服組合體"兩個大的飛行單元。這意味著什么？簡單說：一批飛行器先去，在火星軌道等著；另一批飛行器落下去，采完樣本后，上升器從火星表面點火升空，在火星軌道和等待中的軌返組合體完成交會對接，把樣品轉移過去，然后由返回器帶著樣品一路飛回地球。這整套動作，每一個環節都是人類從未在火星上做過的事。

去火星哪一關都沒有退路

劉繼忠總師點名了幾個需要重點突破的關鍵技術，我來逐一解釋，這些詞背后的真實挑戰是什么。

一、火面采樣封裝。在火星表面取到巖石和土壤，聽起來簡單。但火星大氣成分以二氧化碳為主，表面溫度最低可達零下130攝氏度，同時存在高強度輻射。采樣器要在這種極端環境下正常工作，取到的樣本還必須完全密封，防止地球微生物污染樣品、也防止火星物質污染地球，后者在科學上叫"行星保護"，是這次任務的一道硬約束，做不到就不能回來。

二、火面起飛上升。從月球起飛，月球沒有大氣，相對簡單。從火星起飛，有大氣阻力，有重力（約地球的38%），發動機要在低溫、低氣壓環境下可靠點火。更關鍵的是，上升器攜帶的燃料極其有限，沒有第二次機會——點火失敗，就永遠留在火星了。

三、環火軌道交會。上升器從火星表面升空后，要在火星軌道精確追上等待的軌返組合體，完成交會對接。這套動作，中國在地球軌道和月球軌道做過，但在火星軌道，信號延遲單程就長達數分鐘到二十多分鐘，地面根本無法實時干預，必須完全依賴飛行器自主完成。這是真正意義上的"自力更生"。

四、樣品捕獲轉移。完成對接之后，要把封裝好的火星樣品從上升器轉移到返回器。整個操作在火星軌道失重環境中進行，機械臂的精度和可靠性，直接決定這次任務的最終成敗。

這五關，任何一關卡住，整個任務前功盡棄，這也是為什么劉繼忠說，天問三號是"極具挑戰性、創新性和引領性"的工程，他講的不是客套，是實情。

為什么要把火星土帶回來

咱們普通老百姓可能不太理解，費這么大勁，到底為了什么？火星上不就是一堆石頭嗎？這個問題，問到了天問三號任務最核心的科學動機。劉繼忠說，天問三號將探尋火星潛在生命痕跡。這不是科幻電影里的表述，而是嚴肅的科學目標。

火星約35億年前曾經擁有液態水、磁場和相對厚實的大氣層，與那時的地球有幾分相似。生命起源于地球的條件，火星當年也具備過。那么，那段時間里，火星表面或地下，有沒有可能出現過最原始的微生物？它們留下的化學痕跡，會不會保存在巖石和土壤里，等待被發現？

這個問題，用遙感衛星回答不了，用火星車也只能做有限分析。只有把樣品帶回地球，放進人類最頂尖的實驗室里，才有可能給出真正可靠的答案。退一步說，即便什么生命痕跡都沒找到，這個結論本身也具有極高的科學價值，它告訴我們，生命的出現比我們想象的更苛刻，地球上的生命更加珍貴。所以，天問三號拿回來的，不只是幾百克火星土，而是一個可能改變人類認知坐標的答案。

為什么中國要參與這場競賽

說到這里，有必要交代一個背景，火星取樣返回，不只是中國在做。NASA和歐洲航天局聯合推進的"火星取樣返回"計劃（MSR），已經論證了多年。但這個計劃的麻煩接連不斷，預算超支、時間一再推后，原定2030年代完成的目標面臨很大不確定性。

而中國天問三號，公開時間表指向的是2030年代前半段完成取樣返回。這意味著一個真實的可能性：在火星取樣返回這件事上，中國有可能走到美國和歐洲前面。

深空探測從來不只是科學競賽，它是一個國家頂級工程能力的綜合體現，是對未來行星資源、科學話語權乃至載人深空探測路線的前期卡位。今天把火星土拿回來，是為了將來人踏上火星打基礎。劉繼忠在采訪中引用了那句話，地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠被束縛在搖籃里。這不是豪言壯語，這是工程師說給自己聽的工作動力。

天問二號和嫦娥七號

劉繼忠總師在采訪中還透露了幾個重要進展，值得單獨說一下。天問二號于2025年發射，目前已飛行約7億公里，今年將抵達近地小行星2016HO3，開始伴飛探測。這顆小行星直徑僅約幾十米，是目前已知軌道最穩定的"地球準衛星"之一。天問二號的伴飛探測，將為未來小行星資源開發積累第一手工程數據。

（天問二號探測器與地球合影。圖片來自：國家航天局）

嫦娥七號計劃于今年發射，主要在月球南極開展原位探測，形成“繞、落、巡、飛、躍”的綜合探測體系。月球南極的核心價值，在于那里的永久陰影區可能儲存有大量水冰，這是未來月球基地建設和深空探測補給的戰略資源。與此同時，嫦娥五號和嫦娥六號帶回的月球科研樣品已開展9輪借用申請，累計借出402份，共計約125.5克，正在產出一批科學新認知，近期還將完成第10批樣品發放。

把這幾條線放在一起看，中國深空探測的布局是有內在邏輯的，月球是近處的戰略支點，小行星是資源探路，火星是終極目標，咱們的每一步，其實都在為下一步做準備。

天問三號的目標

很多人天問三號的新聞，剛開始覺得"振奮"，然后劃走了，我理解這種感受，因為距離實在太遠，時間跨度實在太長。但我想說的是，正是因為遠、因為難、因為長，這件事才更值得記住。人類探索火星幾十年，發射了數十個探測器，拍了無數照片，分析了無數數據，但一克真實的火星巖石，至今沒有回到地球。

天問三號要做的，就是打破這個"至今"，如果成功，那將是人類認識宇宙、認識自身起源的歷史性時刻，和阿波羅登月一樣，會被記錄在人類文明的年表上。而中國人，將是完成這件事的人。

作者簡介

蔣鵬飛，科普中國專家、中國科普作家、北京神飛航天應用技術研究院副院長。長期從事商業衛星系統研制與航天科普工作，航天科幻圖書《你好人類：逆光行動》作者，"蔣院長講航天"科普新媒體矩陣創始人，全國最具創新職工網絡達人、全國優質直播間、優質主播。在人民日報、頂端新聞、抖音、視頻號等20個平臺開設欄目，累計觸達受眾超1.5億人次。

編輯：航天知識局 審校：張麗