人類文明雖滄海一粟，但探索之心從未黯淡。繼人造衛(wèi)星、載人航天之后，中國深空探測拉開帷幕，在探月工程五戰(zhàn)五捷之后，中國首次向行星發(fā)起挑戰(zhàn)，將在7月底至8月初擇機(jī)實(shí)施首次火星探測任務(wù)。

“天問一號(hào)”的由來2016年1月，中國首次火星探測任務(wù)立項(xiàng)，這是我國行星探測之旅的第一步。 2020年4月24日，中國行星探測任務(wù)被命名為“天問系列”，首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號(hào)”，后續(xù)行星任務(wù)依次編號(hào)。

“天問一號(hào)”名稱源于屈原長詩《天問》，表達(dá)了中華民族對真理追求的堅(jiān)韌與執(zhí)著，體現(xiàn)了對自然和宇宙空間探索的文化傳承，寓意探求科學(xué)真理征途漫漫，追求科技創(chuàng)新永無止境。

“天問一號(hào)”去火星干什么

最新消息顯示，7月14日，“天問一號(hào)”已經(jīng)運(yùn)抵文昌航天發(fā)射場。將擇機(jī)通過用長征五號(hào)遙四火運(yùn)載火箭發(fā)射。順利的話，“天問一號(hào)”將一次任務(wù)完成環(huán)繞、著陸和巡視三步，這將是世界上首次探索火星即完成軟著陸的任務(wù)。“繞、落和巡”分別由環(huán)繞器、著陸器和巡視器來完成。

環(huán)繞器運(yùn)行在環(huán)繞火星的軌道上，既可以自主進(jìn)行全球性、綜合性的環(huán)繞探測任務(wù)，同時(shí)為巡視器進(jìn)行中繼通信;著陸器負(fù)責(zé)攜帶巡視器安全著陸到火星上去，巡視器負(fù)責(zé)在火星表面進(jìn)行區(qū)域巡視探測。

環(huán)繞器在火星探測的整體任務(wù)中，扮演著飛行器、通信器、探測器的多重角色。他要負(fù)責(zé)攜帶著陸巡視器，完成地火轉(zhuǎn)移、火星捕獲、環(huán)火軌道調(diào)整、落區(qū)預(yù)探測、擇機(jī)實(shí)施器器分離，提供中繼支持服務(wù)，利用科學(xué)載荷對火星開展全球性、綜合性的環(huán)繞探測。除負(fù)責(zé)信號(hào)中繼外，環(huán)繞器會(huì)配備分辨率和光譜不同的相機(jī)，用來拍攝中國首張火星全圖。此外，它還攜帶有多個(gè)先進(jìn)儀器用來研究火星磁場、地面表層元素、大氣和中性粒子、全球地貌(高程)等。

著陸巡視器將在火星表面軟著陸，并釋放火星車，在火星表面進(jìn)行巡視探測。火星車將停留90個(gè)火星日，開展巡視探測、火星地貌特征研究等多項(xiàng)任務(wù)。

火星任務(wù)到底有多難

火星半徑只有3400千米左右，大約是地球的一半。火星體積也很小，僅有地球的15%。人類有史以來對火星的探測表明，火星現(xiàn)有環(huán)境非常惡劣。但是火星的整體環(huán)境條件與地球相近，距離太陽僅比地球稍遠(yuǎn)。目前，地球位于太陽系的宜居帶上，隨著太陽活動(dòng)加劇，宜居帶會(huì)往外擴(kuò)展，火星將有可能變?yōu)橄乱粋€(gè)地球。

也有不少科學(xué)家認(rèn)為人類有可能向火星移民，開辟新的生存空間。自上世紀(jì)60年代蘇聯(lián)和美國展開火星探測至今幾十年來，火星探測成功的概率統(tǒng)計(jì)下來還不足一半。人類真想要“移民火星”充滿了重重險(xiǎn)阻。

距離遙遠(yuǎn)：火星探測最遠(yuǎn)的距離地球4億公里。火星探測器將沿著“霍曼轉(zhuǎn)移軌道”的路徑前往目的地，沿著這條路徑，探測器要飛大約7個(gè)月的時(shí)間才能抵達(dá)火星。

信號(hào)傳輸難：光信號(hào)從地球到探測器單程需要22分鐘，再返回需要44分鐘。隨著探測器飛到火星距離太陽越來越遠(yuǎn)，空間信號(hào)衰減越來越大，對整個(gè)通信設(shè)計(jì)帶來很大挑戰(zhàn)。

同時(shí)火星探測器在火星環(huán)繞期間會(huì)遇上日凌，日凌期間由于太陽輻射造成的影響，探測器會(huì)和地面中斷通訊達(dá)30天。這30天里，需要探測器進(jìn)行自主管理。同時(shí)還需要在環(huán)繞火星的過程中具備自主導(dǎo)航的能力，這也是中國此次火星探測任務(wù)中一大創(chuàng)新突破。

制動(dòng)捕獲：探測器在經(jīng)過長途飛行后，如何成功被火星的引力場捕獲，是任務(wù)中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。這個(gè)過程中，如果“剎車”制動(dòng)早了一點(diǎn)，探測器會(huì)飛離火星。或者踩得深了一點(diǎn)，探測器可能會(huì)撞擊火星。

盲降7分鐘：火星探測器在到達(dá)環(huán)繞火星的軌道后，下一步就是要降落在火星表面。降落過程只有7分鐘左右的時(shí)間，是整個(gè)任務(wù)的關(guān)鍵點(diǎn)，直接決定著任務(wù)的成敗。

著陸器進(jìn)入火星大氣層后要完全依靠自身進(jìn)行減速，與此同時(shí)，隔熱系統(tǒng)要經(jīng)受大氣摩擦的考驗(yàn)，還要及時(shí)打開降落傘并拋棄隔熱板;當(dāng)著陸器與地面越來越近，速度進(jìn)一步降低后著陸器與降落傘分離，經(jīng)過復(fù)雜而精確的懸停、避障、降落，穩(wěn)定后著陸過程才算完成。

作為我國首次自主火星探測任務(wù)，此次火星環(huán)繞器不僅攻克了火星制動(dòng)捕獲、長期自主管理等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，更實(shí)現(xiàn)了地火間的超遠(yuǎn)距離測控通信。通過環(huán)繞探測，將實(shí)現(xiàn)火星全球性、綜合性探測，完成火星表面重點(diǎn)地區(qū)高精度、高分辨精細(xì)勘查。

即將在火星探測窗口期執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)充滿了挑戰(zhàn)性。若能成功，意味著中國一次走完了此前蘇聯(lián)和美國用幾十年走過的歷程。在擁有科技后發(fā)優(yōu)勢的情況下，這有一定合理性，但也面臨風(fēng)險(xiǎn)。但是，挑戰(zhàn)高難度對中國航天人而言并不奇怪，中國的航天精神有這么幾句話:“自力更生，艱苦奮斗，大力協(xié)同，無私奉獻(xiàn)，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，勇于攀登。”

關(guān)鍵詞： 火星探測