“天问探火”背后的功臣：4亿公里外“长途接线”(2)

　　5月15日，天问一号着陆巡视器降落在火星乌托邦平原南部。“稳了！”得知这一消息，天津大学建筑工程学院教授蒋明镜欢呼起来，像是自己学生考上理想高校一样。

　　如果把此次火星登陆比作高考，那发射前的试验就是模拟考，而蒋明镜教授和他的“北洋能源与环境岩土团队”就是“出卷老师”。火星探测器的着陆时间一般为7—8分钟，这几分钟无法进行人工控制，一切全要靠“祝融号”自己来完成。为了让“祝融号”“一次考过”，蒋明镜团队花了两年时间，在河北省怀来县模拟建造了一个火星表面，让“祝融号”在此提前验证那决定成败的着陆过程。

　　蒋明镜的主要研究方向是岩土工程，他和石头、土块打了几十年交道，之前也参与过月壤模拟研究。但这次火星地表模拟，对他依然是个不小的挑战。

　　“火星引力仅为地球的38%，地形复杂，北半球是被熔岩填平的低原，南半球是充满陨石坑的高地，中间以斜坡分隔，火山地形穿插其中，比月球复杂多了！”蒋明镜说，为了尽可能真实还原，团队建造了多个场景，不仅模拟了火星地貌特征还模拟了重力、激光特征等。

　　“为保万无一失，我们做了多种极端工况，把不利因素都考虑了进去，什么样最危险，我们都提前模拟出来，让它学会怎么处理。”蒋明镜介绍，光陨石坑，团队就做了几十个。目的是为了让“祝融号”着陆时能够识别，不降落在上面。“因为陨石坑不平整，且坑内土壤的力学性能不明确，降落在上面可能会导致着陆器倾倒。”

　　“祝融号”落在什么样的地方最好？这次着陆点选在乌托邦平原南部有什么考虑？

　　蒋明镜说，选在这里着陆，一方面是出于安全考虑，这里地形平缓，陨石坑较少，另一方面也源于这个地方的科学考察价值。如果仅从安全性上说，理想情况是降落在平缓的表面上。“有点像立定跳远，必须落到沙场里面，如果那附近有一块石头，就不能往上踩，踩上去脚就要扭了。”蒋明镜表示，即便落在“沙场”上，也还得保证“祝融号”不会陷进去。为此，团队模拟研究了火星土壤的承载力，提前预估了这些土大约能承载多大重量。

　　今年32岁的石安宁是天津大学岩土工程专业的博士生，也是蒋明镜团队中的一员。他告诉记者，前半年，他们主要是在“实验室里造土”：“这是我们首次登陆火星，火星土壤什么样，谁也没见过。所以我们一方面参考了国外已有的火星探测资料，另一方面是依据团队之前研究月球土壤模拟物的经验。最后选取火山灰作为原材料，在实验室内进行物理力学试验。”

　　整个“造星”过程，最难的环节是施工。石安宁回忆：“为了保证按时发射，场地建设一直在赶工期，但怀来一年中大部分时间都是低温大风天气，对施工影响很大。”

　　克服重重困难，2019年9月，项目如期完工。当年10月到11月，这里进行了7次着陆器悬停避障试验。蒋明镜还记得，2019年11月14日，首次对外公开试验当天，怀来夜晚的温度已降到零度以下。在寒冷的北风中，他怀着紧张又期待的心情目睹火星探测器升到空中六七十米高度，点火后缓慢降落到中间高度，悬停四五分钟后，平稳落在地面上。现场十几个国家的驻华大使，都赞叹不已，那一刻，蒋明镜觉得，一切辛苦都值了。

　　而对石安宁来说，他目前最期待下一步天问二号的火星取土返回：“我很想研究一下真实的火星土壤有什么物理力学性能，如果以后国家建设火星基地，就可以提供帮助。”

　　轻装上天背后的“瘦身教练”

　　“探测器多一克重量，增加的发射成本远超一克黄金”