火星，中国来了！

申超波 /文

2020 年7 月23 日中午12 时41 分，随着海南文昌航天发射场上长征五号运载火箭的腾空而起，我国首次火星探测任务“天问一号”正式启航，从此探测火星的科学大军中有了中国航天的身影。发射成功后，国家航天局副局长吴艳华在接受记者采访时表示，此次发射成功标志着中国行星探测迈出了坚实的第一步。

50 年前的4 月24 日，我国第一颗人造地球卫星东方红一号成功发射，太空奏出《东方红》乐曲，亿万国人翘首仰望，由此拉开了中国人探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福全人类的序幕；50 年后的7 月23 日，“天问一号”载着中国人民的“探火情”正式启航，向着星际未知、宇宙本源，不懈求索、勇敢逐梦，中国人探索太空的脚步迈向更高、更远。

从“嫦娥”到“天问”中国航天向远深空挺进

在“嫦娥一号”任务取得圆满成功后，中国航天在有条不紊地推进月球探测的同时，开始把目光投向更为深远的深空探测。2010 年8 月，孙家栋、叶培建等8 位院士联名向国家建议：开展月球以远深空探测的综合论证。国家航天局审时度势，着手组织专家组开展规划研究和方案论证。

远深空探测的第一站选择哪里？现代科学研究发现，在太阳系的八大行星中，火星与地球最为相似，两者自转周期相似，一个火星日大约是24 小时39 分钟，而且火星和地球一样有四季更迭；火星的质量和体积小于地球，它的半径约为地球的1/2、体积约为地球的1/7；火星内部能量更快散失，更早地进入了衰老期，为地球展示了一个完整的演化历史。科学家认为，探测并研究火星对于认识太阳系起源与演化、地外生命信息探寻、比较行星学等深空探测重大科学问题的研究，有着不可替代的作用。

火星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。截止到2020 年7 月，人类共实施了45 次火星探测任务，火星的神秘面纱逐渐被掀开。“中国也渴望加入到探测队伍中来。探测和研究火星，最终目的是为地球和人类社会的可持续发展服务。”航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲说。

火星探测，由此成为中国深空探测新的起点。2014 年9 月，国家航天局探月与航天工程中心召开首次火星探测任务先期启动会，明确了要围绕探测器这条主线，启动先期研制工作。在对实施方案经过三轮迭代和深化后，中国首次火星探测任务于2016 年1 月批准立项，把目标定为：在国际上首次通过一次发射任务，实现火星环绕、着陆、巡视探测任务，成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。2020 年4 月24 日，在中国航天日线上启动仪式上，国家航天局正式公布：中国行星探测工程被命名为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”。

四年磨一剑，中国航天永不止步

中国航天为“嫦娥工程”付出了10 余年、4 个型号任务的不懈努力，才得以成功跨越了38 万公里的距离登陆月背。而与之相比，“天问一号”只用了探月任务四分之一的准备时间，却要在一次任务内穿越至少100 多倍于地月的距离，达成“绕、着、巡”三大目标，完成跨越式突破。“中国火星探测没有重复其他国家的老路”，今年两会期间，全国政协委员、航天科技集团五院党委书记赵小津表示，一次发射实现三大目标，这是其他国家火星探测任务从没有过的，面临的挑战也前所未有。

面对任务起点高、关键技术多、验证任务重、研制周期紧等多重难关，火星探测器研制团队艰辛鏖战1600 多个日夜。在不到4 年的时间里，火星探测器完成研制验证、出厂，创造了中国航天同类型号的研制记录。探测器的参研单位多达600 余家，多线并行，多地并进；各阶段总装、测试及大型试验涉及大量的协调管理和资源保障工作；光软件规模就高达155 万行代码……面对异常艰辛的攻坚之路，孙泽洲带领研制团队顶住压力，攻克了一系列关键技术，完成了各项大型研制试验。在发射场阶段，他们又克服疫情影响，舍小家为国家，数月奋战在发射场，很多队员来不及照顾自己年迈的父母和年幼的子女，一心扑在了火星探测的工作上。

发射深空探测器，需要火箭提供足够的发射能量，获得足够大的初始速度，大推力运载火箭必不可少。此次成功将重量接近5 吨的“天问一号”探测器成功送入预定轨道的长征五号系列运载火箭，是第五次执行发射任务，也是首次成功执行应用性发射任务。此次发射也创造了长征五号运载火箭的多项纪录。“发射‘天问一号’探测器，是长征五号火箭第一次达到并超过第二宇宙速度（11.2 千米/秒），飞出了我国运载火箭的最快速度。”航天科技集团一院长征五号火箭总设计师李东说。

人们不会忘记，在长征五号遥二火箭发射失利后，中国航天人蛰伏908 个日夜，凤凰涅槃，终于在2019年12 月27 日迎来了长征五号遥三火箭的成功复飞。紧接着，今年5 月5 日长征五号B 遥一火箭成功发射，标志着长征五号火箭关键技术瓶颈已经完全攻克，火箭各系统的正确性、协调性得到了充分验证，火箭可靠性水平进一步提升，为发射“天问一号”探测器做好了充足的准备。“此次执行应用性发射任务，意味着长征五号火箭正式开始‘服役’。”航天科技集团一院长征五号火箭总指挥王珏说。

发射成功只是任务第一步

地球与火星之间最近5500 万公里、最远4 亿公里的距离，决定了“探火”之旅并不轻松。尽管人类在月球探测方面积累了一定经验，在火星面前仍是一个不折不扣的“新手”，截至今年6 月底，人类进行的44 次火星探测任务中，完全成功的探测任务只有19 次，成功率约43%。即使算部分成功，也仅仅只有23 次，成功率约53%。

火星探测的关键环节非常多，“天问一号”探测器发射成功只是开启了奔赴火星的漫漫征途的第一步，“天问一号”探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。在这个过程中的每一个环节都面临各种挑战，给工程设计带来很多困难。其中最为关键和核心之处，就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程。由于地球与火星距离遥远，整个过程无法由地面实时控制，必须依靠探测器自主完成。这一过程被人们形容为“黑色7 分钟”，此前就有一些火星探测任务在这一过程中“折戟”失利。

据国家航天局最新消息，7 月27 日，北京航天飞行控制中心飞控团队与中国空间技术研究院试验队密切配合，控制“天问一号”探测器在飞离地球约120万公里处成功获取了地月合影照片。8 月2 日7 时0 分，“天问一号”探测器3000N 发动机工作20 秒钟，顺利完成第一次轨道中途修正，继续飞向火星。截止第一次轨道修正前，“天问一号”探测器已在太空飞行约230 个小时，距离地球约300 万公里，各系统状态良好。后续，“天问一号”探测器还将经历深空机动和数次中途修正，奔火飞行6 个多月后抵达火星附近，通过制动被火星引力捕获进入环火轨道，开展着陆火星的准备和科学探测等工作。

“探火”路上不孤单

北京时间2020 年7 月20 日，阿联酋的“希望”号火星探测器在日本种子岛太空中心由日本H-2A 运载火箭发射升空，开启火星之旅，拉开2020 年国际火星探测大幕。在7 月23 日，我国“天问一号”探测器飞向火星之后8 天，美国东部时间7 月31 日凌晨，美国“毅力”号火星探测器搭乘Atlas V 火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的41 号发射场升空，开启了美国宇航局的“火星2020”任务。事实上1996 年以来，几乎每个发射窗口都有火星探测器发射，今年更是迎来了多国齐聚火星发射窗口，开启深空探测的新高潮。

其实，火星探测作为一项科学探索工程，中国已经在“天问一号”任务实施过程中开展了多项国际合作。其中包括与欧空局、阿根廷在任务测控方面互相支持，与法国、奥地利等国开展载荷的联合定标及数据分析等。

“航天技术可以用到国民经济的各个方面，这些合作对全人类是非常有益的，中国也愿意与其他国家共享航天技术，促进全球的合作和发展。因此，在上次的嫦娥四号和此次发射中，都把与我们合作的国家的标志喷到了航天器火箭上，以此来纪念、记住与中国合作过的这些国家。”首次火星探测任务工程总指挥、国家航天局局长张克俭在接受记者采访时说。

据了解，在国际合作方面，中国国家航天局已经与四十多个国家签署了一百多份合作协议，也正在认真履行、执行和推动这些合作协议，包括俄罗斯、欧空局及美国等国家。张克俭表示，中国国家航天局愿意与发达国家、航天大国进行合作，也愿意和一些发展中国家、航天事业还不是很强大的国家合作。

正如我国外交部发言人汪文斌7 月24日在外交部例行记者会上所说：“太平洋足够大，完全容得下世界各国，宇宙更是广袤无垠，完全容得下各国共同探索与合作。中方愿同世界各国在相互尊重、开放包容、平等互利的基础上，开展航天领域的国际合作，为人类探索宇宙的奥秘，和平利用太空，推动构建人类命运共同体作出积极贡献。”