北京時(shí)間2020年7月23日12:41，長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭從海南文昌航天發(fā)射中心一飛沖天，帶著天問一號(hào)開啟前往火星的征途。毫無(wú)疑問，這是中國(guó)航天的里程碑時(shí)刻，標(biāo)志著我國(guó)向深空探測(cè)邁出重要一步。

值此喜大普奔之際，努力做一份科普，希望能讓大家對(duì)天問一號(hào)有更全面的認(rèn)識(shí)。

1.螢火一號(hào)

首先，要為螢火一號(hào)正名?，F(xiàn)在媒體幾乎清一色地將天問一號(hào)稱為中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)，這是不嚴(yán)謹(jǐn)且不負(fù)責(zé)的，難道螢火一號(hào)不配擁有姓名?

實(shí)際上，螢火一號(hào)才是中國(guó)第一個(gè)火星探測(cè)器。螢火一號(hào)是一個(gè)環(huán)繞火星探測(cè)的小型衛(wèi)星，2011年11月搭乘俄羅斯福布斯號(hào)采樣返回探測(cè)器的順風(fēng)車發(fā)射升空。遺憾的是，在發(fā)射進(jìn)入太空后，探測(cè)器未能成功變軌，最終墜毀于太平洋。

所以，嚴(yán)格來說，將天問一號(hào)稱為中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)實(shí)有不妥。都說忘記歷史就等于背叛，螢火一號(hào)以及背后辛勤付出的科研人員絕對(duì)值得銘記。對(duì)于天問一號(hào)，歐陽(yáng)自遠(yuǎn)院士提出了一種更恰當(dāng)?shù)恼f法——中國(guó)首次自主火星探測(cè)。

2.天問一號(hào)，這是計(jì)劃的一部分!

2020年4月24日，在第五個(gè)中國(guó)航天日線上啟動(dòng)儀式上，本次火星探測(cè)任務(wù)名稱和圖像標(biāo)識(shí)正式發(fā)布，天問一號(hào)就此名震江湖。

在這組意義深遠(yuǎn)的名稱與圖形標(biāo)識(shí)背后，藏著的是更為長(zhǎng)遠(yuǎn)而宏偉的藍(lán)圖——中國(guó)行星探測(cè)工程。中國(guó)航天將中國(guó)行星探測(cè)工程命名為天問系列，而天問一號(hào)只是計(jì)劃的一部分。

“天問”出自《楚辭》，來源于中國(guó)偉大詩(shī)人屈原的長(zhǎng)詩(shī)，作品對(duì)天地、自然和人世等一切事物現(xiàn)象進(jìn)行想象與發(fā)問，從宇宙之本源，到陰陽(yáng)之俱化;從天地之構(gòu)造，到星辰之往亙。以“天問”作為工程名稱，表達(dá)了中華民族對(duì)真理追求的堅(jiān)韌與執(zhí)著，體現(xiàn)了對(duì)自然和宇宙空間探索的文化傳承，寓意探求科學(xué)真理征途漫漫，追求科技不斷創(chuàng)新永無(wú)止境。

相應(yīng)的，中國(guó)航天為中國(guó)行星探測(cè)工程設(shè)計(jì)了完美的圖形標(biāo)識(shí)，名為攬星九天。

太陽(yáng)系八大行星依次排開，表達(dá)了宇宙的五彩繽紛，呈現(xiàn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的豐富多彩。飽含動(dòng)感、氣韻流動(dòng)，開放的橢圓軌道整體傾斜向上，展示了獨(dú)特字母“C”的形象，代表了中國(guó)行星探測(cè)-China，體現(xiàn)著國(guó)際合作精神-Cooperation，標(biāo)志著深空探測(cè)進(jìn)入太空能力-C3。天問一號(hào)是中國(guó)行星探測(cè)工程邁出的第一步，未來還會(huì)有更雄心勃勃的計(jì)劃，諸如火星采樣返回任務(wù)、小行星采樣返回任務(wù)、木星探測(cè)任務(wù)等等。是的，我們的征途是星辰大海!

3.天問一號(hào)去火星干什么?

天問一號(hào)是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的任務(wù)，計(jì)劃一次性完成對(duì)火星環(huán)繞、著陸、巡視，即所謂的“繞、落、巡”，然后對(duì)火星展開全面而深入的探測(cè)。

公開資料顯示，天問一號(hào)由一個(gè)軌道器和一個(gè)著陸器/巡視器組合體組成，重約5噸，共攜帶了13臺(tái)科學(xué)載荷。其中，軌道器上7臺(tái)——中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)、火星礦物光譜探測(cè)儀、火星磁強(qiáng)計(jì)、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀;巡視器上6臺(tái)——多光譜相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)、火星表面成分探測(cè)儀、火星表面磁場(chǎng)探測(cè)儀、火星氣象測(cè)量?jī)x、地形相機(jī)。

通過軌道器和巡視器的天地聯(lián)動(dòng)探測(cè)，天問一號(hào)將致力于完成五大科學(xué)目標(biāo)：

(1)研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征。探測(cè)火星全球地形地貌特征，獲取典型地區(qū)高精度形貌數(shù)據(jù)，開展火星地質(zhì)構(gòu)造成因和演化研究;

(2)研究火星表面土壤特征與水冰分布。探測(cè)火星土壤種類、風(fēng)化沉積特征和全球分布，搜尋水冰信息，開展火星土壤剖面分層結(jié)構(gòu)研究;

(3)研究火星表面物質(zhì)組成。識(shí)別火星表面巖石類型，探查火星表面次生礦物，開展表面礦物組成分析;

(4)研究火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征。探測(cè)火星空間環(huán)境及火星表面氣溫、氣壓、風(fēng)場(chǎng)，開展火星電離層結(jié)構(gòu)和表面天氣季節(jié)性變化規(guī)律研究;

(5)研究火星物理場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。探測(cè)火星磁場(chǎng)特性。開展火星早期地質(zhì)演化歷史及火星內(nèi)部質(zhì)量分布和重力場(chǎng)研究。如果一切順利，天問一號(hào)將為促進(jìn)人類認(rèn)識(shí)火星貢獻(xiàn)一份中國(guó)力量。

4.發(fā)射升空，但道阻且長(zhǎng)

天問一號(hào)發(fā)射升空令人振奮，但需要指出的是，這只是億里長(zhǎng)征的第一步。接下來，天問一號(hào)將在太空飛行約7個(gè)月，預(yù)計(jì)于2021年2月抵達(dá)火星軌道。然后，天問一號(hào)需要經(jīng)歷被火星捕獲、進(jìn)入環(huán)繞火星軌道、軌道器與著陸器/巡視器分離、著陸器/巡視器著陸火星、巡視器駛下著陸器等重重考驗(yàn)。

其中，著陸器/巡視器著陸火星是最為兇險(xiǎn)的過程，也就是著名的恐怖七分鐘。實(shí)際上，恐怖七分鐘是NASA的一種說法，指的是探測(cè)器要在大約短短七分鐘之內(nèi)，經(jīng)過一系列復(fù)雜操作，切入火星大氣，從時(shí)速上萬(wàn)公里緊急剎車，最終平穩(wěn)著陸火星表面。

而且，由于地球與火星相距約5500萬(wàn)公里-4億公里，兩者之間通訊來回存在數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的延遲。這意味著在探測(cè)器著陸火星過程中，無(wú)法進(jìn)行人為干預(yù)，一切只能由探測(cè)器按照設(shè)置好的程序自主進(jìn)行。

具體到天問一號(hào)，它不是直接切入火星大氣，而是從環(huán)繞火星的橢圓軌道切人，速度會(huì)更緩慢一些，整個(gè)著陸過程略長(zhǎng)于七分鐘，技術(shù)難度相對(duì)較低，但挑戰(zhàn)依然巨大。天問一號(hào)著陸器/巡視器著陸火星的過程大致如下：

(1)氣動(dòng)減速，將速度從4800米/秒減至460米/秒;

(2)打開降落傘，將速度從460米/秒減至95米/秒;

(3)動(dòng)力減速，探測(cè)器的反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，將速度減至3.6米/秒，在100米高度懸停避障，最后從3-4米出自由落地，依靠著陸緩沖機(jī)構(gòu)吸收勢(shì)能，減少?zèng)_擊，安全著陸。

按計(jì)劃，天問一號(hào)的著陸器/巡視器將在抵達(dá)火星軌道2-3個(gè)月后進(jìn)行著陸，候選著陸點(diǎn)為火星烏托邦平原。

5.寫在最后

火星是人類成為跨星球物種的最佳選擇，是人類邁向星辰大海的重要踏板。如今的探測(cè)不僅是滿足人類的好奇心，還是為未來殖民火星做準(zhǔn)備。

值得一提的是，探測(cè)火星是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的事業(yè)。人類探測(cè)火星的歷史已經(jīng)持續(xù)了近60年，共計(jì)發(fā)射了四十幾次火星任務(wù)，成功率卻只有一半左右，而登上火星的探測(cè)器更是屈指可數(shù)。

迄今為止，成功登陸火星并且正常運(yùn)作的探測(cè)器有且僅有8個(gè)，它們?nèi)縼碜悦绹?guó)，分別是海盜1號(hào)、海盜2號(hào)、旅居者號(hào)、勇氣號(hào)、機(jī)遇號(hào)、鳳凰號(hào)、好奇號(hào)、洞察號(hào)。

最后，祝愿天問一號(hào)一切順利，早日在火星上留下中國(guó)足跡。