作者：龙牙

天问三任务直接把人类火星探索往前推进了一大步！

有一点需要明确的是，迄今为止人类没能从火星带回来哪怕是0.1克的物质。此前所有的火星任务，不管是前苏联还是美国还是其他国家，都只是往火星上面“丢东西”而没有实现从火星“拿东西”回来。
这说明“丢东西”和“拿东西”之间一定有什么不得了的巨大技术门槛。

天问三号任务如果成功，必将打破这个技术门槛。


这个技术门槛是什么呢？

根据天问三号任务总设计师刘继忠的说法，“将突破火面采样、火面起飞上升、环火交会和行星保护等多项关键技术，实现火星样品返回地球。”其中人类已经做到的有火面采样、行星保护，没在火星做到但是在其它行星/小行星/卫星等深空空间做到过的有环火交会对接，真正完全没干过的就只有一个：火面起飞上升。


根据这个系统任务图可以看出，整个天问三号任务分为两枚长征五号火箭来执行：

第一部分是“着上组合体”，包括一个火星着陆器和一个装载了采样样品的上升器。着陆器利用火星大气气动刹车之后携带燃料软着陆火星，实施采样并把样品给上升器。上升器用从地球带来的燃料在火星上面点火起飞并返回火星轨道。

第二部分是“轨返组合体”，包括一个火星轨道人造卫星，和一个返回地球再入的返回器。系统任务图上面看这个轨返组合体需要停泊在火星轨道，待着上组合体跟自己交会对接，然后在样品送过来以后再次加速进入火-地转移轨道。

简而言之，一发长五飞过去把火星样品采集到达火星轨道上，另一发长五飞过去把火星轨道上的样品接回地球。

这里面最大的技术难题在于整个过程都是无人的。

地球到火星距离最远高达4亿公里，最近也有5000万公里，最大通信速度仅为1c（1倍光速），即使不考虑设备延迟，仅仅这个距离就有高达200秒以上的延迟，依靠人工操作很显然是不可能的。远在火星的任何设备做一个动作，地球也至少要在几分钟到十几分钟之后才会知道成功没成功，因此火星设备的自主决策、自动控制要求非常高。

在天问三号任务中，人的作用几乎体现不出来，整个点火上升、火星轨道交会对接过程需要实时决策的点太多了：

1、火星可是有大气的，火星大气对上升器的扰动是随机的，必须要上升器自己去实时修正、抑制这个扰动才有可能精确入轨；

2、自主交会对接，火星轨道附近可没有地球轨道附近这么多的辅助测控设备，包括远望系列测控船、地面测控站、空间辅助卫星（天链卫星）等等，就只有孤零零两个航天器：天问三号任务轨返组合体和着上组合体。这种现实环境对交会对接是个很大的挑战，举个简单的例子：怎么相互定位。地球低轨道你可以用北斗，火星附近可没有北斗，这些都需要两个组合体在火星自己沟通联络协调去；

总之，作为一个自动化专业出身的人，我对天问三号任务的挑战性是叹为观止的，在那么远的地方仅仅依靠机器与机器的自主决策自动控制自行协调完成这么复杂的任务，可想而知这是个多么艰巨的任务。


天问三号任务顺利实施并完成的话，说中国航天站在了世界航天领域领先位置没什么问题，但这些毕竟是人家航天业界的事情，我比较关注的是技术下放的问题。天问三号任务使用并验证的很多技术，对于我们日常生活和其他领域是具有重大意义的。

第一个比如说这套自主决策系统，意味着我国的人工智能落地应用达到了一个全新的水平，不仅限于大模型这一个方向，而是真的能够控制机器做复杂实时决策了；

第二个是这套系统的军事化应用，很显然这么先进的自主决策系统，不用在军事上才是咄咄怪事，类似这种复杂轨迹捕捉、交会决策，对于智能导弹具有非常大的意义。

比方说当前所谓的“饱和攻击”，也就是用大量导弹去堵塞敌军的火力通道，即使大部分被拦截，只要有一发成功突防就足够造成巨大损失。这个过程就是个复杂决策过程，靠人力是不可能完成的。

假设我们要攻击一艘航母，可供使用的火力通道有垂直高超音速弹道导弹、倾斜高超音速“水漂弹”、水平超音速飞航式导弹、水平亚音速掠海飞航式导弹等等，不排除其中有增加火力通道占用的诱饵弹。这是个复杂的机器自主决策过程，需要根据敌方的反应，诸如各波段雷达主瓣信号实时调整攻击策略。

我相信火星上能玩儿的，地球上也行。