“天问一号”登陆火星“前传”

赵聪

2020年7月23日，“天问一号”从海南文昌启程，直到2021年5月15日了时18分，才稳稳降落在位于火星北半球的乌托邦平原上。在登陆火星前，“天问一号”走了多少路，看到了什么风景，做了哪些有趣的事儿，又克服了哪些难以想象的困难？让我们一起来回顾！

环火3个月

“天问一号”距离家乡3.2亿千米，是走得最远的中国远行客。2020年7月23日，它从海南文昌启程，截止着陆前，已跋涉295天。

在这些天里，它曾举起自拍杆，拍下深空掠影，向祖国报告平安;也曾回望故土家园，拍下地月合影，遥寄思乡之情。

最重要的，它先后多次修正前行轨道，更精准地朝火星奔去。

2021年2月24日，它踩下了“史上最难”的太空刹车——通过3次近火制动，成功进入火星轨道，顺利飞抵火星。在火星上空踩下的这几脚刹车，分寸有多难拿捏？科学家说，就像从巴黎打出一个高尔夫球，让它落进东京的某个球洞里。

到达火星上空后，“天问一号”没有立即降落，而是环火飞行数月。

中国首次探测火星，最重要的是妥妥成功，因此，“天问一号”选择了最稳妥的模式——“先绕后落”。

“天问一号”环绕器总体副主任设计师杜洋介绍，我国在“天问一号”探测任务之前，尚不掌握第一手火星环境资料，对火星的地形地貌、天气环境等各方面情况尚不熟悉。

在本次任务中，根据全球已公开的数据，在任务规划中首先预选出一个首选着陆区以及一个备选着陆区，并通过环绕火星的方式对预选着陆地点进行探测。

在将近3个月的时间里，“天问一号”在火星停泊轨道上“兜圈”式飞掠，不停地鸟瞰着陆点——乌托邦平原。借助携带的相机和光谱仪，它看清了火星的地形地貌，监测到了火星沙尘暴的当季动向，也看到了着陆地区的坡度、凹坑等。

科研人员根据观察到的最新情况，不停地完善火星着陆方案，避开恶劣的火星天气，选择一个“风和日丽”的日子实施火星着陆计划。

自主闖险关

随着“天问一号”两兄弟分离，北京航天飞行控制中心的科研人员也进入了最后的忙碌时间。很快，着陆巡视器将迎来火星着陆的挑战。其间，信号会被等离子鞘层切断，“天问一号”将短暂失联，所有的难关只能靠着陆巡视器自主去闯。

此刻的航天工作者就像一位丈夫，妻子即将进入产房，他等候在门外，能做的已经很少，但抑制不住兴奋和紧张。

火星着陆一直有“黑色7分钟”的说法，最早起源于美国火星探测任务，揭示着陆过程的险象环生，具体耗时却不尽相同。据专家介绍，中国“天问一号”任务中，探测器从进入大气到着陆火星，全程预计9分钟。

火星稀薄的大气屏障曾让数个人类探测器殒命。一头扎进不可知的大气环境，是世界一半以上火星探测器着陆失败的主要原因。“天问一号”在赢得荣誉之前，先要经受世所罕见的残酷考验。

事实上，我国虽未着陆火星，却有类似的技术基础。我国“神舟”系列飞船曾多次成功从太空返回地球，“嫦娥”系列探测器也曾多次实现月球软着陆，这些都意味着我国已熟练掌握降落伞减速、动力反推减速等技术。

但这些技术能不能照搬到火星着陆上来？答案是否定的。

主要是因为火星大气环境的特殊性。火星有一层稀薄的大气，这使得火星着陆与登陆月球相比，不能仅仅采用动力反推的方式，还需增加气动减速和伞系减速等环节，因而着陆控制更为复杂。而地球虽然也有大气层，却与火星不同。

根据目前掌握的资料，火星表面常有风沙和尘暴，会对着陆火星产生致命干扰，但对其具体运行规律却知之甚少。

另一个难点在于，当火星探测进行到着陆这最为凶险的一步时，探测器与地球却是完全失联的。火星探测器专家介绍，首先，探测器高速再入时，和稀薄大气积压产生冲击波，形成等离子鞘层，导致通信中断;其次，因为火地距离3.2亿千米，无线电信号一来一回要35分钟，着陆过程却只有短短几分钟，人根本来不及干预。

2021年5月15日凌晨4时许，火星上空，“天问一号”探测器系统中的“两兄弟”在做最后的告别——相伴295天后，环绕器和承载着“祝融号”火星车的着陆巡视器正式分离。

随后，环绕器抬升了自己的轨道，迎来新的使命——为火星和地球之间架起通信桥梁。

此时，着陆巡视器独自上路，它调整姿态，防热大底朝前，沿着进入火星大气层的轨道滑行，瞄准进入火星大气层的狭窄“走廊”。

三小时后，它进入火星大气，迎来整个火星探测任务的惊心动魄时刻。生死考验后，它将代表中国完成首次着陆火星的壮举。