2020年7月23日12時(shí)41分，在海南文昌航天發(fā)射場，長征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭將我國首次火星探測任務(wù)“天問一號(hào)”探測器送往太空。天問奔火，邁出了我國自主開展行星探測的第一步。一切順利的話，“天問一號(hào)”將在太空中飛行大約7個(gè)月后到達(dá)火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火星軌道，并擇機(jī)開展著陸、巡視等任務(wù)，進(jìn)行火星科學(xué)探測。

　　7月23日中午，長征五號(hào)火箭搭載著“天問一號(hào)”火星探測器在發(fā)射升空2000多秒后達(dá)到每秒11.2千米的速度，探測器與火箭順利分離。

　　這是我國火箭迄今為止飛出的最快速度，也是航天器要擺脫地球引力，進(jìn)入太陽系的最小速度。不過要把探測器成功送入火星軌道，速度達(dá)標(biāo)只是最基本的要求。由于火星和地球都在繞著太陽公轉(zhuǎn)，速度并不一致，因此，兩顆星球之間的相對位置經(jīng)常在變動(dòng)。距離最遠(yuǎn)時(shí)超過4億公里，最近時(shí)也有5500萬公里，當(dāng)?shù)厍蚝突鹦嵌祭@行到太陽的同一側(cè)時(shí)，距離相對較近，適合發(fā)射火星探測器。今年的7月下旬到8月上旬正是這樣一個(gè)最佳窗口期，一旦錯(cuò)過，只能等2022年才能再有機(jī)會(huì)。為了保證在這段時(shí)間將探測器準(zhǔn)確發(fā)射入軌道，要做好萬全的準(zhǔn)備。

　　中國航天科技集團(tuán)一院長征五號(hào)運(yùn)載火箭副主任設(shè)計(jì)師劉秉說：“地球和火星之間的相對位置是實(shí)時(shí)在變化的，在打靶的時(shí)候是打的一個(gè)移動(dòng)靶，差之毫厘，謬之千里，要求準(zhǔn)確度非常高。在以往發(fā)射任務(wù)中直接向火箭的計(jì)算機(jī)注入一條軌道參數(shù)就可以了，現(xiàn)在是每天都有3條軌道，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)14天都有發(fā)射機(jī)會(huì)，這樣的話就是42條軌道�！�

　　42條發(fā)射軌道，最終的目的都是要把探測器從地球運(yùn)行的軌道送入火星運(yùn)行的軌道，選擇的并不是距離最短的路線，而是最節(jié)省燃料的路線。火箭把探測器發(fā)射送入空中、甩到地火轉(zhuǎn)移軌道后，地面控制人員不斷調(diào)整火星探測器的飛行方向，逐漸靠近火星，并最終到達(dá)火星。

　　劉秉說：“就像兩輛并行運(yùn)行的車一樣，相當(dāng)于我們把飛行器從地球這輛車上發(fā)射到火星這輛車上，火星探測器具備中途修正，主動(dòng)調(diào)整自己軌道的能力，快到火星這輛車的時(shí)候，火星這輛車剛好也出現(xiàn)在了這個(gè)位置�！�

　　火星自古就是人類觀察天象時(shí)最重要的觀測對象之一，因?yàn)榕c其他星球相比，顏色呈暗紅色，且在空中的位置時(shí)常變動(dòng)，東西方都一度對火星敬而遠(yuǎn)之。但隨著天文學(xué)的不斷發(fā)展，科學(xué)家們卻發(fā)現(xiàn)，火星并非不可捉摸，在整個(gè)太陽系中，火星是與地球環(huán)境最相似的行星，也是最有可能有生命存在的行星。隨著科技的不斷進(jìn)步，從上世紀(jì)60年代起，人類開始了利用航天器實(shí)地探索火星的旅程。

　　1960年，蘇聯(lián)發(fā)射了人類第一個(gè)火星探測器“火星1A號(hào)”。

　　1965年，美國“水手4號(hào)”火星探測器第一次傳回火星圖像。

　　1975年，美國“海盜1號(hào)”火星探測器首次成功著陸并展開工作。

　　1997年，美國“旅居者號(hào)”成為首個(gè)展開工作的火星車。

　　2004年，美國“機(jī)遇號(hào)”火星車登陸火星，工作15年，是執(zhí)行任務(wù)時(shí)間最久的火星探測器。

　　2020年，中國人也踏上了去往火星的旅程。

　　揭開生命之謎，探究宇宙奧秘，是人類從古至今最大的追求之一。“日月安屬？列星安陳？”2300多年前，屈原在《天問》一詩中就發(fā)出過對宇宙萬物探求之問，此次火星探測器也以這首充滿好奇的長詩“天問”來命名。從今年7月發(fā)射后，火星探測器將飛行7個(gè)月左右時(shí)間，在明年2月初到達(dá)火星， 屆時(shí)探測器與地球間的距離將達(dá)到1.9億公里。這么遠(yuǎn)的距離，信號(hào)衰減很大，使得兩邊的信號(hào)接收更加困難，同時(shí)，通訊會(huì)產(chǎn)生10分鐘左右的延時(shí)，地面無法實(shí)時(shí)給探測器的動(dòng)作發(fā)出指令。

　　在中國天問一號(hào)探測器升空之前，世界各國已經(jīng)進(jìn)行了40多次火星探測任務(wù)。但是在這40多次嘗試中，僅有半數(shù)成功。深空探索的難度，可想而知。

　　此前，各國的火星探測任務(wù)一般都采用循序漸進(jìn)的方法，先環(huán)繞探測，再釋放著陸器到火星表面探測。作為我國首次火星探測任務(wù)，“天問一號(hào)”一次探測就計(jì)劃完成三大任務(wù)，環(huán)繞火星飛行、在火星表面著陸以及在火星上進(jìn)行巡視。一次發(fā)射完成多項(xiàng)任務(wù)，可以趕超世界其他國家在火星探測上的進(jìn)度，但技術(shù)更復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)也更大，此前也經(jīng)過了反復(fù)論證和考量。

　　一次探測要完成三個(gè)任務(wù)，火星探測器主要也由三部分組成。其中上半部分的鈍頭體為保護(hù)罩，著陸器和火星車包裹在保護(hù)罩內(nèi)，帶有噴嘴的下半部分為環(huán)繞器。如果能夠成功進(jìn)入火星衛(wèi)星軌道，環(huán)繞器和著陸器將分離，環(huán)繞器留在軌道上進(jìn)行為期一年的探測任務(wù)，著陸器則將在之后挑選合適時(shí)機(jī)降落至火星表面。

　　劉彤杰：“著陸平臺(tái)也叫著陸器，它和火星車加起來是1300公斤，著陸平臺(tái)載著火星車要完成進(jìn)入大氣、減速、下降、落在火星表面上，這是它最大的使命�！�

　　在整個(gè)任務(wù)中，“天問一號(hào)”著陸器登陸火星表面是最讓人期待的環(huán)節(jié)之一，也是難度最高的任務(wù)之一。從地球出發(fā)一路奔向火星的途中，探測器將一直處于高速飛行狀態(tài)，要想成功著陸，著陸器要穿越火星稀薄的大氣層，將與火星的相對速度從每秒4.8公里降至零。盡管這個(gè)過程只有七八分鐘，因?yàn)殡姶牌帘蔚脑�因，整個(gè)過程全部要靠探測器自主控制完成，因此也被稱為“恐怖7分鐘”。1961年以來，各國共有17次進(jìn)入火星大氣的探測任務(wù)，只有8次成功著陸并順利開展探測工作。

　　中國航天科技集團(tuán)五院火星探測任務(wù)探測器系統(tǒng)副總師賈陽說：“第一個(gè)我們關(guān)注的點(diǎn)就是近火點(diǎn)的捕獲，這個(gè)點(diǎn)是一個(gè)機(jī)會(huì)唯一的點(diǎn)，這個(gè)地方出現(xiàn)問題的話，探測器就飛到更遠(yuǎn)的深空了，想再回到火星就很難了；第二就是進(jìn)入火星大氣包括著陸過程，需要探測器根據(jù)速度、加速度等等這些情況，包括測量和火星表面之間的距離，做出一系列自主判斷，才能保證探測器安全著陸。”

　　著陸器若能順利落地，就會(huì)變身為火星車開始工作的初始平臺(tái)，打開延伸坡道，讓火星車從平臺(tái)上走到火星地面，開展為期三個(gè)火星月、大約92個(gè)地球日的探測工作。

　　中國自主研制的火星車是此次“天問一號(hào)”任務(wù)的一大亮點(diǎn)。此前公布的火星車外形和之前登月的玉兔號(hào)月球車有些相似，但是因?yàn)榛鹦请x太陽更遠(yuǎn)，太陽能板從兩個(gè)增加到了四個(gè)，保證火星車有充足的能量。而整個(gè)火星車最引人矚目的就是它樹立在前面的桅桿。

　　國家航天局探月與航天工程中心副主任劉彤杰說：“火星車隨著著陸平臺(tái)踏上火星的第一步就是要展開桅桿，睜開眼睛，來看火星神奇的面貌。兩個(gè)火星車的全景相機(jī)能看前面的地形地貌，又能幫助火星車避開障礙，實(shí)施前行實(shí)時(shí)探測，通過多光譜相機(jī)，有好幾個(gè)譜段來識(shí)別前面的礦物質(zhì)是什么成分�！�

　　此外，火星車上還配有探測雷達(dá)、磁場探測儀和氣象測量儀，屆時(shí)可以對火星進(jìn)行全方位的探測，通過尾部信息傳輸設(shè)備與地球溝通，傳回探測到的寶貴資料。

　　中國航天科技集團(tuán)五院火星探測任務(wù)探測器系統(tǒng)副總師賈陽說：“火星車帶了六種設(shè)備，這六類設(shè)備有的是用來觀察火星的地形地貌，有的是觀察火星表面的巖石、礦物成分，還有的是用來測火星土壤分層情況，還有測量氣溫、氣壓、風(fēng)向和風(fēng)速、聲音，我們也很期待能夠在地球上聽到來自于火星的聲音。”

　　不過，相比月球車在月球上的行走，火星車面臨的將會(huì)是更加嚴(yán)酷的自然環(huán)境。因?yàn)榇髿庀”�，距離太陽更遠(yuǎn)，火星上的平均溫度只有零下63攝氏度，最低可達(dá)到零下140攝氏度�；鹦巧线�經(jīng)常發(fā)生沙塵暴等極端天氣。如何應(yīng)對這些情況，不僅關(guān)系到火星車是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也關(guān)乎火星車究竟能在火星上工作多久。

　　中國航天科技集團(tuán)五院火星探測任務(wù)探測器系統(tǒng)副總師賈陽說：“火星車有自主的本領(lǐng)，要是判斷出來現(xiàn)在能量已經(jīng)很缺了，比如挨不過今天晚上，那么火星車能夠自己滅，等到天氣變好，包括陽光變好，也包括溫度條件變得更好，火星車還能自主醒過來�！�

　　在人類此前成功發(fā)射并到達(dá)火星的探測器發(fā)回來的信息中，我們已經(jīng)見識(shí)到了火星的真實(shí)面目。滿目荒蕪，到處是沙土，表面坑洼不平，一些此前成功著陸的火星車也常常遇到走不動(dòng)的情況。中國火星車設(shè)計(jì)的速度只有每小時(shí)200米，盡量確保它走得更穩(wěn)一些；另一方面也增加了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，來應(yīng)對可能發(fā)生的意外情況。

　　中國航天科技集團(tuán)五院、中國火星探測任務(wù)探測器系統(tǒng)副總師賈陽說：“在行進(jìn)的過程中，可以調(diào)節(jié)車體和地面之間的高度。還可以蟹行運(yùn)動(dòng)，也就是說橫著走�！�

　　不論是期待還是挑戰(zhàn)都還需要等待近7個(gè)月的時(shí)間。從地球到月球，再到火星，中國人的深空探索在一步步地走遠(yuǎn)。

　　賈陽說：“選擇著陸點(diǎn)的時(shí)候有一個(gè)考量，火星表面面積廣袤，別的國家已經(jīng)去過的，或者將要去的地方盡量避開，探測的過程是人類逐漸深化對火星認(rèn)識(shí)的過程，任重道遠(yuǎn)�！�

　　火星是離太陽第四近的行星，和地球距離比較近而且環(huán)境最為相似，是人類走出地月系統(tǒng)開展深空探測的首選目標(biāo)。在國際上以往的探測中，發(fā)現(xiàn)了火星曾經(jīng)有水、甚至現(xiàn)在還存在水的一些證據(jù)，所以火星就成為當(dāng)前國際深空探測的一個(gè)熱點(diǎn)。“天問一號(hào)”是我國深空探測的首次任務(wù)，這次發(fā)射只是一個(gè)成功的開始。大約7個(gè)月后，“天問一號(hào)”將迎來后續(xù)的重要挑戰(zhàn)！