火星，我们来了

探火

中国首次火星探测任务立项，应该从嫦娥一号成功发射说起。

2007年10月24日，我国第一个月球探测器——嫦娥一号由长征三号甲运载火箭送入太空，2009年3月1日，嫦娥一号完成各项任务后，受控撞击月球丰富海区域，成功实现硬着陆。

由于航天行业的高风险，深空探测形成了一个惯例，每个探测器都设有一颗备份星，一般奇数号是正式星，偶数号是前一个的备份星。万一奇数号出现问题，备份星会继续它前任的使命。嫦娥二号就是嫦娥一号的备份星。

嫦娥一号成功发射，嫦娥二号该何去何从？

火星，去火星！孙家栋脑海里忽然闪出这个念头！

火星是目前人类除地球以外研究程度最高的一颗行星，用空间探测器探测火星，几乎贯穿了人类的整个航天史。

去火星探测，是孙家栋心中的“诗与远方”。

当时，出现了两种不同意见：一部分人主张充分利用备份星，用它探测火星，或者做其他事情；另一部分人认为，嫦娥一号已经圆满完成任务，没必要再投钱发射备份星。

孙家栋没有轻易表态，他想让大家充分发表自己的意见，这是他一贯的工作作风——低调、踏实、包容。

有一天夜里，孙家栋拨通了欧阳自远的电话，问：“自远同志，您对嫦娥二号有什么想法？”

欧阳自远说：“我不是这方面的行家，拿不出什么建设性的意见。”

孙家栋停顿了几秒钟，说：“这么好的一颗星，总不能把它放在博物馆里吧？那也太浪费了。不过，也不能随随便便把它发射到太空，应该让它发挥出作用来。”

“看来您已胸有成竹。”

“咱们让嫦娥二号直奔火星怎么样？”

“直奔火星？”欧阳自远兴奋地说，“上火星！太好了！不过，直奔火星，关键看火箭，不知道火箭行不行。还有测控，那么远，能不能抓住？”

孙家栋信心满满地说：“还是那句话：‘去不去得了火星，我老孙去努力。到火星干什么，放什么仪器，您说了算。’”

“好好好！”欧阳自远非常兴奋。

经过各领域专家的周密论证，得出的结论是，火星探测方案是可行的。但有些技术问题尚未解决，加之随后发生的一些争论，火星探测任务被延误了好些年，错过了最佳的发射窗口。这让孙家栋失望不已，更让欧阳自远深感遗憾和懊丧。

2010年8月，徐匡迪、孙家栋、王礼恒、沈荣骏、王永志、张履谦、戚发轫、龙乐豪等8位院士致信党中央领导，提出：我国载人航天向深空发展是必然趋势，其发展可分两步走。第一步，载人登月，同时开展可能的无人深空探测；第二步，实施无人和载人的更远更深空间探测。鉴于当前已具备开展前期综合论证的条件，建议有关主管部门尽快组织开展载人登月和深空探测工程综合论证。

2011年初，张荣桥被任命为深空探测论证工程总设计师。

那些日子，张荣桥频频上门征求专家的意见；深入一线，听取科研人员的原始反馈。

在火星探测任务专家论证阶段，大家都在思考：中国的火星探测起步晚，如果参照国外那套方法，将会耗费很长时间和巨大的成本。我们的载人航天、探月工程已经奠定一定的技术和设备设施基础，长征五号火箭又提供了必备的发射能力，能不能起点高一点儿、步子快一点儿？经过深入论证，最终制订了“一步实现环绕、着陆和巡视，二步完成采样回”的跨越式发展路线。

火星探测一步实现“绕、着、巡”，在国际上还是第一次。

2014年，中国首次火星探测任务启动。

9月2日，国防科工局探月与航天工程中心召开火星探测任务技术负责人第一次会议。

上午9时，火星探测任务五大系统的总指挥、总设计师和三位工程总师同时走进月亮大厦的会场，个个西装革履，精神焕发。

张荣桥一看，乐了：“没通知说今天要穿西装啊！”

长征五号火箭总设计师李东说：“荣桥总，您不也穿西装了吗？”

“是的，是的，尽管没有要求，但我觉得应该有点儿仪式感。”

大家都笑了。

这是中国首次火星探测任务的出征动员会。火星探测任务工程技术总负责人张荣桥就先期研制工作做了动员讲话。

2016年1月11日，国家正式批准首次火星探测任务，中国火星探测任务正式立项。

张克俭担任中国首次火星探测任务工程总指挥，张荣桥为总设计师。

2020年4月24日，中国行星探测工程被命名为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”。

天问一号将在2020年的发射窗口发射，2021年抵达火星。

2021年是伟大的中国共产党成立100周年，天问一号将奏响一曲美妙壮丽的“深空交响曲”，向党的百年华诞献礼！

火星车达人

贾阳参加过一档电视演讲节目。演讲一开始，他就明确地表示：“我们的团队要做一辆漂亮的火星车。”

他心目中的火星很美——火星表面凝结的二氧化碳，让他联想到家乡吉林的雾凇树挂；火星上的疑似远古沟谷，他想有朝一日将它打造成漂流的景点。他还说，中国的火星车应该有中国元素，让人一看就知道是中国人造的。

1970年，贾阳出生于吉林梨树县。上小学时，他读过一本科普书《太阳系》，被书中宇宙的广袤、深远震撼了，立志长大后当一名科学家。他常常久久地仰望星空，日月星辰令他遐思万千。1988年，贾阳考入国防科技大学固体火箭发动机专业，1992年，考取中国空间技术研究院（即五院）的研究生。

研究生毕业时，贾阳赶上“搞导弹不如卖茶叶蛋”的年代，“下海”、去外企成了时尚。或许是听到了遥远深空的呼唤，贾阳毫不犹豫地跨进航天的大门。

快做父亲那年，他与妻子商量，孩子就叫“思航”吧，男孩女孩都合适，不仅好听，还寄托着淡淡的情怀。妻子举双手赞同。后来，贾阳天天加班，经常不着家，妻子“抗议”了：“你再不回家，我就把女儿的名字改了：思航改为思家。”贾阳连忙说：“夫人息怒，改不得，改不得，我立马回家！”

对于火星车，贾阳考虑的不仅是诗情画意，还有将要面临的诸多挑战。

相比月球，火星距离太阳更远，同样的面积下，阳光的能量只有月球表面的40%，所以火星车太阳能电池板的面积要更大，而且“翅膀”的方向要不断调整，努力对着太阳的方向。

火星表面大气压力只有地球的1%。在火星南半球的夏季，常常形成沙暴，有点儿像地球上的沙尘天气。这时火星车接收到的太阳光能量急剧下降，必须为火星车设计一个“休眠”模式，让它耐心地等待沙暴过去。

火星表面的重力大约只有地球的38%，但比月球重力大多了，因此火星车的移动需要更大的功率，火星车的“筋骨”也必须更强壮。

火星车的信号传到地面，最长需要近20分钟，地面的指令，火星车也要近20分钟才能收到。所以必须为火星车设计“超强大脑”—— 一般的情况火星车必须自行处理，只有遇到特别复杂的问题，火星车无法自行处理时，才进入安全模式，由地面人员解决。

看来，想做一辆功能强大、外形漂亮的火星车绝非易事。

重中之重

火星车既然是“车”，第一要素是要会“走”。

对于火星车来说，拥有一个可靠的移动系统，是开展长期远距离巡视探测的基础。美国后来发射的几辆火星车，都陆续遇到了困难，其中既有火星地形复杂、行驶困难的因素，也有移动系统自身能力的问题。

要让火星车稳稳地“走”起来，必须解决车轮沉陷、沙地爬坡困难、车轮破损三大难题，还必须满足极为苛刻的火星车重量要求。

火星车移动分系统主任设计师袁宝峰，担负着让火星车“走好”的重任。

1979年，袁宝峰出生在山东省德州市齐河县东袁村，家就在黄河边上。1997年，袁宝峰考上哈尔滨工业大学机械设备制造及自动化系，后被免试保送本校研究生，2003年研究生毕业后，正好赶上我国第一艘载人航天飞船神舟五号圆满完成任务，举国同庆。恰在此时，五院设计部来哈工大招人，袁宝峰就在这股“航天热”中加入了航天队伍。

2009年，袁宝峰出任中国空间站大机械臂主任设计师。

当时，外国已经在太空和深空探测领域广泛使用机械臂，尤其是加拿大为美国航天飞机和国际空间站研制的机械臂，成为大型机械臂的标杆。日本和欧洲也都在进行大型空间机械臂的研制工作。我国则刚刚起步。

袁宝峰带领团队，攻克了齿轮设计、材料、精加工及机械臂修复等一道道难关，成功研制了空间站大机械臂。

通过空间站大机械臂项目的历练，袁宝峰觉得自己登上了高峰。但是，他登高一望，前方依然耸立着一座座高峰……

2014年，探月中心和五院提前启动我国首次火星探测任务。根据任务分工，天问一号火星车由五院总体设计部抓总研制，其中的移动系统由总体设计部负责研制。当时在空间机械臂系统研究所工作的袁宝峰主动请缨，成为火星车移动分系统主任设计师。

在火星探测任务立项之前，国内的一些科研院所和高等院校，已经就火星车的关键技术进行先期研究。五院的设计师们注意到，火星地形复杂，因此最先考虑的是如何提高火星车的通过能力。大家在主副摇臂悬架的基础上进行设计创新，增加了夹角调整装置和离合器，使火星车悬架从被动悬架变为主动悬架。

后来，经过团队成员讨论，决定主动悬架的设计以蠕动为主攻方向。

方向定下来后，团队用了一个多月的时间，一方面调研外国的研究成果，另一方面开展创新思考，提出了十余种主动悬架设计方案。袁宝峰让大家剔除过于复杂、工程实现比较困难，以及可靠性和功能不够完善的方案，最终聚焦最典型的三类方案：大车轮蠕动悬架，摆臂车轮主动悬架，摇臂式主动悬架。

经过几百种复杂地形工况运动仿真对比，最后决定采用主轴摇臂式主动悬架移动系统。有了大的思路，怎么设计出一个优秀的悬架系统呢？这可不是靠想象就能实现的，有太多的技术需要突破，也有太多可能存在的设计风险需要解决。这期间仅总体设计就完成了十几轮迭代优化，确保悬架移动系统各方面都达到最佳。

长期以来，我国宇航应用的谐波减速器与进口谐波减速器在输出力矩和负载能力上相差一倍多。火星车要达到国际先进水平，必须有类似国际水平的高性能谐波减速器。

刚到项目组，贾阳就对袁宝峰说：“谐波减速器的国产化问题，必须认真考虑。”

袁宝峰说：“贾总，咱们想到一块儿去了。总是靠进口，国产化便会成为一句空话。”

就在此时，一家小型民营公司主动找上门来，拿出刚刚研制出的类似国外的轻量化大力矩谐波减速器。

袁宝峰不由得一喜：这不是雪中送炭吗？可他去这家公司一看，心凉了半截儿。这家公司只有几台机床和自研的几台测试设备。公司的三名骨干技术人员都已经50多岁，但他们对产品的每个细节都一清二楚。最可贵的是，他们仨都渴望在退休之前，再为国家出把力。

国产化产品能否上天，关键看质量。为保险起见，袁宝峰将进口产品与这家公司的产品进行严格比对，结果发现进口谐波减速器在低温状态下的启动力矩更大，这就导致它的移动系统更重。对上星部件“克克计较”的移动系统设计来说，这是明显的劣势，袁宝峰决定选用国产产品。

有人善意地提醒袁宝峰：“用小企业的产品，出了问题，作为设计师的你将要承担全部责任。”

袁宝峰相信自己的判断和选择，哪怕面临未知的风险，国产化的路也必须坚定不移地走下去。

不料，初样研制过程中还真出现了问题：一台国产谐波减速器在严酷的载荷和环境条件下，测试寿命只有设计值的一半。马上“归零”，团队对谐波减速器的设计过程，对材料选择、复验、热处理过程、深冷时间、硬度测试等方面，开展了一系列测试。

一个月，两个月……产品最终完成了寿命试验考核，团队在此基础上又进行了加严测试，开展超载性能测试验证，产品均顺利通过测试。