“天问一号”：期待着陆火星

付冰冰

“梦想看似遥远，只要坚持，总会到达。”2020年7月23日，从海南文昌我国首个自主发射的火星探测器“天问一号”正式开启前往火星的征程。

7个月后，据国家航天局2021年2月24日6時29分消息，首次火星探测任务“天问一号”探测器已成功实施第三次近火制动，进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道。

接下来，“天问一号”探测器将在轨道停泊约3个月，其间运行环绕器的7台载荷将全部开机，开始科学探测。同时，载荷中的中分辨率相机、高分辨率相机、光谱仪等将对预选着陆区地形地貌、沙尘天气等进行详查，为择机着陆火星做好准备。

太空探测，艰巨而意义非凡

4亿多公里太空远航，7个月的长途跋涉，“天问一号”的使命是什么？

“突破火星环绕、着陆、巡视探测等关键技术，实施环绕和巡视联合探测。开展火星采样返回、小行星探测、木星系及行星穿越探测等的方案深化论证和关键技术攻关，适时启动工程实施，研究太阳系起源与演化、地外生命信息探寻等重大科学问题。”

早在5年前，国务院新闻办公室发布的《2016中国的航天》白皮书就给出了答案。当今世界，越来越多的国家高度重视并积极参与航天事业发展，航天技术已广泛应用于人们日常生活的方方面面，对人类社会生产生活方式产生重大而深远的影响。和平探索和利用外层空间是人类不懈的追求。

中国政府认为，和平探索、开发和利用外层空间及其天体是世界各国都享有的平等权利。世界各国开展外空活动，应有助于各国经济发展和社会进步，应有助于人类的和平与安全、生存与发展。中国主张在平等互利、和平利用、包容发展的基础上，加强国际空间交流与合作。

这份《白皮书》同时彰显了中国政府以人类命运共同体为出发点推动航天事业发展的美好愿景，“中国不断加快推动航天事业发展，积极开展国际空间交流与合作，使航天活动成果在更广范围、更深层次、更高水平上服务和增进人类福祉。同各国一道，不断把人类和平与发展的崇高事业推向前进，是中国不懈的追求。”

2021年2月24日6时29分，首次火星探测任务“天问一号”探测器成功实施近火制动，进入火星停泊轨道。（图片来源：国家航天局）

2月10日，随着“天问一号”驶入环火轨道，密切关注“天问一号”的阿联酋、俄罗斯、英国、美国、奥地利等国家的航天界人士纷纷表示祝贺，并憧憬未来同中国加强国际合作，科学家们都在等待它传回地球的数据和信息。

从太阳系的“三环”飞到“四环”

广袤的宇宙，璀璨的星系，神秘的太空。仰望星空，如果以太阳系为参考，地球在太阳系第三条轨道，火星则处于第四条轨道。

“就像从三环行驶到四环。”中国科学院国家天文台研究员郑永春以上述比喻形象地概括了“天问一号”的火星之旅。中国科学技术协会与中国科学院计算机网络信息中心联合出品的科普动画详细模拟出“天问一号”的整个“行程”。

长五运载火箭的起飞质量约870吨，需经历“助推器分离、整流罩分离、一二级分离、二级一次关机、二级二次点火”这五个步骤之后，才能把总重约5吨的“天问一号”直接送入地火转移轨道。

接下来的地火转移飞行过程中，“长五”需完成“器箭分离、展开太阳能帆板”的既定动作，经过约六个半月的地火转移飞行，最终抵达火星附近。

抵达火星轨道时的“天问一号”由轨道器、着陆器和火星车三部分组成。

进行近火制动时，“天问一号”将组合体刹入环火星轨道，入轨2至3个月后，着陆地点考察完毕。

随后，着陆-巡视组合体与轨道器分离，此时，着陆-巡视组合体以4.8千米/秒的速度进入火星大气层、释放减速伞、抛弃隔热盾、展开起落架、分离降落伞，反冲火箭减速、悬停闭障，着陆火星表面，释放火星车。按照预定方案，“天问一号”将于今年5月至6月实现火星软着陆，火星车将在着陆一个星期后驶出着陆平台，开启中国首次火星“漫步”。

据资料显示，火星车高1.85米，重约240千克，车上携带6种科学仪器，将对火星进行深入探测，为期90个火星日。

环绕器会持续为火星车提供中继通讯，并通过携带的7种科学仪器，完成约一个火星年的环火星科学探测。

登陆火星，需经历“黑色七分钟”考验

今年春节期间，“天问一号”成功实现“绕、落、巡”的关键第一步——“绕”。

“从地球抵达火星，正好是我们中国人合家团聚的农历春节期间，‘天问一号首先要在抵达火星的时候做一个关键动作，就是要把从地球飞到火星的第二宇宙速度减下来，被火星的引力捕获，这个时候它进入环绕火星大椭圆轨道，然后进一步做一些轨道和姿态的调整，并进一步减速，使这个大椭圆轨道逐步缩小。”郑永春对“天问一号”的“绕”做了详细解释。

郑永春表示，“天问一号”在“绕”的过程中，不断降低环火轨道高度，使它逐步靠近火星，成为环绕火星的人造卫星。当探测器进一步调整轨道到环绕火星的工作轨道之后，对火星表面进行遥感探测的工作就开启了。

“此时航天器上的各种科学仪器、监测航天器工作状态的一些检测设备都会开机工作，一方面要监测航天器本身的工作状态，另一方面要获取火星大气、火星表面地形地貌、火星表面物质成分、火星的磁场、重力场等一些科学探测数据，科学家就可以通过这些数据了解整个火星的情况。再到一定阶段，它就会进入火星的大气层，当然轨道器仍然留在火星上空，只是着陆器进入火星大气层，这个时候着陆器迎来‘黑色七分钟考验，能不能成功登陆火星，关键在此一举。”郑永春说。

拓展阅读：

自“天问一号”2020年7月23日从海南文昌起航以来，截至2021年2月25日，已经向地球传回3次照片。

2020年7月27日，在距离地球约120万公里时，“天问一号”拍下一张回望地球的照片，这张利用光学导航敏感器获取的照片，清晰地记录下地球和月球的合影——茫茫太空中，地球与月球呈新月状交相辉映。

2020年10月1日，中国探月工程官方公布多张“天问一号”自拍照，图上的五星红旗光彩夺目，呈现出鲜艳的“中国红”。

2021年2月5日，在距离地球1.84亿公里、距离火星110万公里的位置，飞行了4.65亿公里的“天问一号”传回它拍摄的第一张火星照片，作为新春礼物送给14亿华夏儿女。

火星会是人类的第二家园吗？逐渐接近旅行目的地的“天问一号”，将带着人们关注的众多问题寻找答案。