“天问一号”启程，我们为什么要去火星

刘桦石爻左小王翔宇

7月23日，中国首个火星探测任务“田文一号”在中国文昌航天发射场启程。随着长征五号四火箭的点火上升空，我国拉开了进一步探索的序幕空。中国将通过一次发射实现“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上尚属首次。

中国首个火星探测任务“田文一号”正式起航，“田文一号”探测器将在地火转移轨道飞行7个月左右，然后抵达火星附近，通过“刹车”抓住火星，进入绕火轨道，并择机实施着陆、巡视等任务，对火星进行科学探测。

为什么要去火星

20多年来，几乎每个发射窗口都发射过火星探测器。今年7月，三个国家计划开展火星探测任务。为什么人们对火星情有独钟？

中国首次火星探测任务新闻发言人、中国国家航天局探月与航天工程中心副主任刘表示，火星一直是人类走出地月系统进行深空空探测的首选。在过去，发现水存在的证据、火星上是否存在生命的条件、火星是地球的过去还是未来，成为火星研究的重大科学问题。研究火星对于理解地球的演化具有重要的比较意义。

国家航天局探月与航天工程中心深空空探测总体部主任耿雁曾表示，太阳系有八大行星，火星的自然条件与地球最相似。

从工程实践来看，火星探测比其他行星探测更容易实现。从任务周期来看，金星和火星作为地球的邻居，大约需要6-10个月的飞行时间。而木星需要7年才能飞完，水星需要几年。

最难的部分是什么？

中国首次火星探测任务总设计师张说，火星探测工程最大的特点是距离远、环境新。

“火星距离地球4亿公里。探测器执行一次地面发来的指令需要23分钟，这给我们的测控带来了新的问题。”张荣说，第二个挑战是环境新奇。“飞船设计的逻辑是先知道要去的环境，然后通过各种技术、手段和措施保证飞船适应这个环境。但是deep 空探索的特点是去未知的环境。虽然我们已经成功实现了月球软着陆，但是火星和月球的环境完全不同，这给探测器的设计带来了很大的难度。”

据专家介绍，火星探测有很多关键环节，如发射阶段、捕获阶段、两器分离、着陆过程中的气动减速等。，每个环节都面临着各种挑战。其中最关键最核心的一点就是探测器进入火星大气层后的着陆过程。由于地球与火星的距离，整个过程无法由地面实时控制，必须由探测器独立完成。这个过程被形容为“黑色7分钟”。

据介绍，着陆器进入火星大气层的速度高达18000公里/小时，高速摩擦会产生高温。经过数千摄氏度的考验后，降落伞将帮助火星车减速。然后火星车会启动全自动驾驶模式，独立完成减速和悬停，避开火星表面的复杂地形，然后慢慢降落在火星表面。

航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲说，我国火星探测任务起点高、技术跨度大，探测器研制中的相关性极其复杂。“这次任务的核心和最难的部分是探测器进入火星大气层后的气动外形和降落伞减速过程。机会只有一次，必须确保成功。”

火星车着陆后会做什么？

探测器分为包裹器和着陆巡逻器。刘玉洁介绍，着陆巡视器将在火星南部乌托邦平原的预定区域进行软着陆。“到达火星不是目标。获得尽可能有效的科学探测数据是目标。”据报道，环绕火星的轨道飞行器配备了7个科学仪器，而火星车携带了6个载荷。

对于轨道器和着陆器将要进行的探测工作，专家们做了一个图像归纳:拍照，去了之后一直看火星是什么样子，把火星的图像发回来；测量物质，火星表面有什么物质，成分是什么；测量环境，携带此类仪器数量最多，探测火星磁场环境，离子和中性粒子，高能离子，等等；往里面看，虽然只是探测浅层地质构造，但也是大家关注的焦点。火星的地下层状结构是怎样的，有没有水冰等等。看天气，火星上的气温变化是怎样的？你可以测量风、温度、气压，听听火星上有什么声音。

张荣说，中国首次火星探测任务于2016年正式立项。经过业内专家的分析判断，最终提出了“盘旋、着陆、巡视”的项目目标。“这样的目标对我们来说很难，但通过努力、踮着脚、伸手，我们还是有可能实现的。通过这次任务的实施，在火星任务牵引下的新一轮创新，对于实现航天技术领域的新跨越，推动我国从航天大国向航天强国转变，具有重要意义。”

深空探查下一步怎么走。

专家分析，探月工程的经验，大推力运载火箭、超1亿公里测控等技术的突破，为火星探测任务奠定了坚实的基础。

值得一提的是，长五遥四运载火箭的整流罩上喷涂了与中国开展国际空间合作的国家和国际组织的航天机构标识。国家航天局局长张克俭表示，火星探测是一个开放的科学探测平台，包括港澳地区高校在内的国内许多研究机构都积极参与了研制过程。中国还与欧洲空局、法国、奥地利、阿根廷等国家和组织开展了多项合作。国家航天局与40多个国家签署了100多项合作协议。张克俭说:“国家航天局愿意与发达国家和航天强国，以及一些发展中国家合作。中国愿意与其他国家分享空间技术，促进全球合作与发展。”

火星探测的开始，意味着中国在深空空探测领域确定了下一步方向，中国的行星探测形成了整体概念。

据报道，“田文”系列探索任务还将继续。中国计划在2030年进行第二次火星探测任务，还将继续推进小行星探测和木星、土星等遥远行星的探测项目。

中国国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠这样描述深空空探测的未来:“除了行星探测，深空空探测还包括月球探测和太阳探测。今年，中国将发射嫦娥五号进行月球采样和返回。这是中国探月工程三期的收官之战，后续还将探索月球南极。嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号任务都已经规划好了，我们也期待着将来和国际同行合作建立月球研究站。同时，对太阳的探测将从多方面进行。”