首次火星探测对中国航天意味着什么?

2020年是中國火星探测元年。

万众期待下，“天问一号”顺利升空，将为中国打开火星之门，使我们真正进入深空，走近火星。

登陆火星有多难？各国又为何“扎堆”去火星？大家口中所说的“恐怖7分钟”又是怎么回事呢？思客将为你一一解惑。

登陆火星有多难？

火星，古往今来自带一抹神秘色彩。早从60年前开始，人类就开启了对这颗赤色星球的探索。然而，几十年间，探测的成功率却不足一半。有数据显示，自20世纪60年代以来，人类的火星探测活动达40多次，成功率却不到50%，其余的项目都出现探测器撞毁、失灵或失踪等情况。为此，在业界，火星甚至被称为“探测器坟场”，其探测难度可想而知。

探测为何如此之难？地火两星相隔甚远是一大原因。我们常说火星是地球的邻居，但它实在算不上“近邻”。据测算，地火之间最远距离约4亿公里，最近距离也有约5500万公里，是地月距离的150倍。从这个角度来说，月球与地球的距离几乎“近在咫尺”。因此火星探测器在抵达目的地之前，往往需要飞行很长的距离，时间长达7～8个月。在这个长途旅行中，对探测器的发射、轨道、控制、通信、电源、入轨、着陆等技术都有很高要求。所以，“探火”可比“探月”要难多了。

为何夏季“扎堆”去火星？

众所周知，火星、地球都绕太阳公转，但两者速度不同，轨道也不同。因此只有每隔约26个月，才能等到地火直线距离最近的时候，此时两行星间距离约为5500万公里。而在这一时刻前后，从地球发射火星探测器，能让人类“探火”之旅的“赶路”时间更短，所携燃料更少，成本也更加低廉。

简单来说，此时是“抄近路”去火星的最佳机会，航天工程上所说的发射“窗口期”也由此而来。今夏的7至8月，全球就迎来了发射火星探测器的这一“高光时刻”。有能力进行火星探测的国家，当然都不愿错过这个“窗口期”。因此，也就不难理解为何会出现多个国家“扎堆”去火星的状况。毕竟如果错过这次窗口期，下一次的好时机可就要等到2022年了。

“三套餐”组合是什么？

不同于之前与俄罗斯合作最后遗憾失败的“萤火一号”，此次“天问一号”是我国自主发射的第一颗火星探测器。为了一步到位，“少花钱，多办事”，我国首次火星探测计划通过一次发射，完成“绕、落、巡”三大探测任务，这是世界航天史上从未有过的。据了解，美国“海盗1号”“海盗2号”火星探测器也仅仅是。通过一次发射实现了环绕、着陆两种探测目标。为此，“天问一号”集成了一个“三套餐”组合。包括火星轨道环绕器、着陆器、巡视器（火星车），将分别实现“火星环绕”“火星表面降落”“巡视探测”三项探测任务。这也是天问一号明显不同于另外两个火星探测器的地方。据悉，美国将发射的“毅力号”是由着陆器和巡视器两部分构成，而此前阿联酋升空的“希望号”则只有环绕探测器。

“天问一号”除了完成这三大探测任务之外，还设定了五大科学目标，包括空间环境、形貌特征、表层结构等研究。

落地7分钟有多“恐怖”？

整个火星探测任务中，最难的便是着陆这一关。由于地火距离遥远，因此火星探测器需要完全自主导航控制完成着陆之旅。着陆器在“奔火”的途中一直处于高速飞行状态，因此在再入、下降与着陆过程中，要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到零。正是这个过程，被称之为“恐怖7分钟”。这一阶段，探测器的防热措施是否可靠，降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作都至关重要。

而由于着陆过程时间太短，远不够完成一次地火通讯。这就意味着全程超过1000个动作的降落过程必须依靠火星探测器自主完成，对软件和硬件的要求极高。然而，茫茫深空中，失之毫匣，谬以千里。历史上许多探测器都在这“恐怖7分钟”里功亏一篑。

我们为什么一定要去火星？

登陆月球之后，人类选择的下一个目标往往是火星，原因在于它的自然环境与地球最为相似。因此火星被视作除地球外有可能孕育生命的星球之一，也被认为是未来人类最有可能移居的行星，这些都吸引着多个国家去探索这颗神秘星球。

从20世纪60年代起，人类就开始不断地向火星发射探测器，然而成功着陆火星的国家只有美国。火星探测作为航天强国的重要标志之一，在这一深空探测的科学浪潮中，又岂能少了中国的身影？如果说此前探测月球只是“热身运动”，是为探测火星做准备，那么经过多年来的打基础、练技术，目前的中国已具备开展自主火星探测的能力。

“天问一号”，成功升空，仅仅是迈向深空的第一步。数月后，如果我国“天问一号”的任务圆满完成，那么我国将成为世界上第二个登陆火星的国家，也代表着我国深空探测技术水平站到了世界前列。

（摘自新华网高端智库平台思客“思客问答”，本刊有改动）