火星，“天問”來了！

文/北京·付毅飛

2020年7月23日12時41分，我國首個火星探測器由長征五號遙四運載火箭從中國文昌航天發射場發射升空。我國首次火星探測任務（行星探測工程天問一號任務）正式實施，標志著我國深空探測踏上新的征程。

記者從國家航天局了解到，我國首次火星探測任務于2016年1月經黨中央、國務院批準立項，任務目標是在2020年，通過一次發射實現火星環繞、著陸和巡視探測，邁出我國行星探測第一步。

8位院士聯名建議探火

在太陽系8大行星中，火星的物理性質和化學性質與地球最為相近。火星擁有高山、平原和峽谷等多種地形，南方充滿隕石撞擊的高地和峽谷，北方則多是被熔巖填平的平原，由于自轉軸傾角和自轉周期與地球相近，火星的晝夜長短及四季變化與地球也幾乎一樣。火星上是否存在孕育生命條件？它是地球的過去還是未來？這都是火星研究中的重大科學問題。研究火星對認識地球演變具有非常重要的比較意義。

國際上對于火星的探測，起步于20世紀60年代。截至2020年6月底，人類已對火星實施了40余次探測任務，其中成功24次。

從上世紀90年代至今，國際火星探測以發展新技術和獲得科學發現為主要驅動力，催生了火星探測的高潮，并取得了巨大進步。在技術發展水平方面，國際上已實現對火星的飛掠、環繞、著陸、巡視探測，而技術難度更大的采樣返回和載人探測仍有待突破；在科學研究方面，國際上通過不同探測形式與任務，在火星軌道運動規律與參數、火星大氣、火星地形地貌與地質構造等多方面取得了豐富成果。

這些探索和成就，為我國首次火星探測樹立了前進的方向，也提出了挑戰。

早在我國嫦娥一號任務取得圓滿成功之后，航天專家即開始謀劃我國深空探測后續發展。2010年8月，8位院士聯名向國家建議，開展月球以遠深空探測的綜合論證，國防科工局立即組織專家組開展了發展規劃和實施方案論證。經過數年努力，我國首次火星探測任務于2016年1月正式立項實施。

一次發射完成“繞著巡”目標當屬國際首次

我國首次火星探測任務起步雖晚，但起點高、跨越大，從立項伊始就瞄準當前世界先進水平確定任務目標，明確提出在國際上首次通過一次發射，完成“環繞、著陸、巡視探測”三大目標。如果這一目標能夠順利實現，我國將成為世界上第二個獨立掌握火星著陸巡視探測技術的國家。

記者從中國航天科技集團五院了解到，天問一號任務火星探測器由環繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器又包括進入艙和火星車。進入艙完成火星進入、下降和著陸任務，火星車配置了多種科學載荷，在著陸區開展巡視探測。

作為探測器抓總研制單位，五院研制團隊經過4年多的艱苦攻關，按節點順利完成了探測器的模樣研制、初樣研制、正樣研制、大系統對接試驗等工作。

記者從國家航天局了解到，天問一號任務的工程目標為：突破火星制動捕獲、進入/下降/著陸（EDL）、長期自主管理、遠距離測控通信、火星表面巡視等關鍵技術，實現火星環繞探測和巡視探測，獲取火星探測科學數據，實現我國在深空探測領域的技術跨越。

同時，我國致力于通過此次任務建立完整配套的深空探測工程體系，包括設計、制造、試驗、飛行任務實施、科學研究、工程管理以及人才隊伍，推動我國深空探測可持續發展。

在科學研究方面，我國將通過此次任務，開展火星形貌與地質構造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質組成、火星大氣電離層及表面氣候與環境特征、火星物理場與內部結構等研究。

發射成功只是任務第一步

此次發射任務取得了圓滿成功，長征五號遙四運載火箭將探測器送入地火轉移軌道。但這只是天問一號任務的第一步。

據國家航天局介紹，此次任務飛行過程包括發射、地火轉移、火星捕獲、火星停泊、離軌著陸和科學探測6個階段。

任務后續計劃為：器箭分離后，探測器太陽翼和定向天線相繼展開，在測控系統支持下，飛行約7個月抵達火星，其間進行深空機動和中途修正。

探測器進入環火軌道并經過制動后，通過2至3個月的環繞飛行后首選進入窗口，其間在著陸區上空對著陸區開展探測。

探測器擇機實施降軌機動，著陸巡視器與環繞器分離。環繞器升軌返回到停泊軌道，為著陸過程提供中繼通信。

著陸巡視器進入火星大氣，依次完成配平翼展開、降落傘開傘、大底分離、背罩分離、動力減速、懸停、避障及緩速下降、著陸緩沖等動作，著陸于火星表面。

著陸巡視器安全著陸后，火星車與著陸平臺解鎖分離。火星車駛離著陸平臺，開始巡視探測。環繞器進入中繼軌道，為火星車提供中繼通信，兼顧科學探測。

火星車完成探測任務后，環繞器進入使命軌道，開展火星全球遙感探測，兼顧火星車擴展任務中繼通信。

相比于月球探測，火星探測任務的難度更大。由于火星相對地球距離較為遙遠，對發射、軌道、控制、通信和電源等技術都提出了很高的要求。

中國首次火星探測任務新聞發言人、國家航天局探月與航天工程中心副主任劉彤杰在任務實施前表示，中國首次火星探測任務沒有簡單重復其他國家火星探測的老路，起點設置很高，同時也面臨眾多難點。對于本次任務，我國開展了大量設計、試驗驗證工作，并針對各種可能出現的問題制定了詳細的預案。