人类“探火”，步步惊心

奔向火星的过程中，最大的难点在于“恐怖7分钟”，即着陆巡视器在进入、下降与着陆过程中，要在7分钟内将探测器速度从2万千米/小时降低到零，这需要每个环节都必须精准无误，其难度不亚于“在巴黎打一个高尔夫球要落到东京的一个洞里”。

7月23日，搭载着“天问一号”火星探测器的长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射。这是我国首次自主探测火星。得益于多项新技术的应用，我国有望成为全世界首个同时实现火星环绕、着陆和巡视的国家。

历史上，火星探测成功率仅43%

火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。60年前，人类就开启了对火星的探险之旅。

1960年10月，苏联向火星先后发射了两枚探测器——“火星1A”号和“火星1B”号。但可惜的是，“火星1A”号发射之后第三级火箭点火失败，仅飞至距地面120千米就报废了;“火星1B”号的火箭引擎则直接爆炸，空中落下的碎片甚至污染了整个发射场。

美国对火星的探索也是开端不利。1964年，刚刚成立不久的美国国家航空航天局发射了“水手3号”火星探测器。当穿过地球大气层时，探测器的一个保护盾未能推出，结果所有的探测仪器都没能打开，美国的第一次尝试宣告失败。

直到1964年10月，美国“火星4号”火星探测器向地球传回了人类史上第一张有关火星表面的最近距离的图像，同时回传的还有500多万个比特的科学信息。可以说，这一次任务开启了人类空间探索的新时代。

接下来的几年，苏联向火星附近发射探测器又经历了几次失败。 进入21世纪，用轨道器探测火星迎来了黄金时代。美国、欧洲航天局相继成功发射了火星探测器，印度也加入到火星探索竞赛中，发射了首颗“火星轨道任务”探测器。然而，人类探测火星的征程并未就此一帆风顺。2011年，俄罗斯的“火卫-土壤”星际探测器由于发动机出现故障，未能将其送入飞往火星的轨道，所搭载的中国火星探测器“萤火一号”也一同宣告“探火”失败。

数据显示，自1960年以来，美国、苏联（俄罗斯）、日本、欧洲和印度先后进行了44次火星探测项目，但成功和部分成功的任务仅有23次，完全成功率是43%，其余的项目都出现探测器撞毁、失灵或失踪。什么是部分成功？全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩解释说：“如苏联‘火星3号探测器，在降落火星后只发回20秒信号就失联了，有专家说成功，也有人说不成功。”

国产神器破解“恐怖7分钟”

在未来，火星几乎是唯一存在移民可能性的行星。这也是世界各国热衷探索火星的重要原因。我国火星探测虽然起步晚，但是起点高。“天问一号”火星探测任务的最大亮点是通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视三项任务，即一次完成“绕着巡”。这在人类火星探测史上是前所未有的。

面对遥远而未知的星球，“天问一号”奔赴火星的旅程中不可避免地要经受新环境的考验。现有资料显示，火星上大气稀薄，有风场、尘暴、火面地形地貌等，基础数据非常少，而且不确定性大，崭新的行星际空间环境使得原本风险极高的探测任务难上加难，而最远长达4亿公里的距离以及超远距离带来的通信延时等问题，同样约束着探测器的发挥，探测器要求有非常强的自主能力。此外，火星成功进入和着陆、测控通信，火星车能源、热控、火面移动等一系列设计难题，也給探测器研制带来方方面面的巨大挑战和不确定性。

奔向火星的过程中，最大的难点在于“恐怖7分钟”，即着陆巡视器在进入、下降与着陆过程中，要在7分钟内将探测器速度从2万千米/小时降低到零，这需要包括气动减速、降落伞减速和反推减速等多种减速手段融合实现，每个环节都必须精准无误，其难度不亚于“在巴黎打一个高尔夫球要落到东京的一个洞里”。为此，中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所研制了专门的新型热防护材料结构。这种热防护材料结构由超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热材料和超轻质的烧蚀防热涂层材料组成，探测器着陆的时候，材料表面与火星大气摩擦并发生复杂的物理化学反应，带走大量的热量，有效保护探测器不被烧坏。

今年火星为啥这么“火”

几乎是前后脚，7月20日凌晨，阿联酋“希望号”火星探测器成功发射。3天后，中国的“天问一号”火星探测器在海南岛东北海岸成功飞天。几天后，美国“毅力号”探测器也将奔向火星。

中国国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言称，由于2020年正值地球发射火星探测器的窗口期，美国、中国、阿联酋3个国家将在火星地表采样、区域巡视性探测、热大气层测量等方面执行探测任务，从而为生命起源及演变、探索人类新家园等方面的研究提供重要支撑。

“虽然美、中、阿三国都在2020年夏执行火星探测任务，但由于技术水平、项目进度、科研侧重点等方面的不同，各国的探测任务执行上存在一定的差别。”耿言说。

据耿言分析，除中、美、阿三个国家，欧盟、俄罗斯、印度等虽然于今年并未明确火星探测计划，但也已拥有一定的技术基础或项目支持。总体来看，随着2020年三大“探火”项目的相继开展，针对以火星为代表的深空探测项目，相关国家会持续加大投入力度，从而在这一涉及“地外资源”的未知领域中占据优势。比如，欧盟和俄罗斯原计划于今年执行“ExoMars2020”任务，用于评估火星的地质景观及其微观组成，以及尝试挖掘埋藏在火星地表下的生命元素。

然而，由于俄罗斯方面的伞降系统以及欧洲方面的飞行软件存在一定风险，该计划最终被推迟到2022年执行。对此，两国官方的联合声明表示，欧洲国家新冠肺炎疫情普遍恶化影响了“ExoMars2020”研制的最后阶段。耿言称，鉴于双方从2016年起便开始相关合作，技术积累较为充足，未来将在深空探测领域有一定的竞争力。

另外，值得一提的是印度。印度今年重点任务中有太阳探测计划，起点更高、技术难度更大，一旦成功将有力提升印度的国际地位。

（《中国新闻周刊》等）