我们为什么要去火星？“天问一号”发射后将要做什么？

原标题：我们为什么要去火星？“天问一号”发射后将要做什么？ 来源：经济日报经点科学工作室

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文 | 经济日报经点科学工作室

2020年7月23日12时41分，我国首个火星探测器由长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，这标志着我国首次火星探测任务（天问一号）正式实施。

火星，我们来了！

中国首次火星探测任务天问一号探测器，由长征五号遥四运载火箭发射升空。经济日报记者姜天骄摄

从两千年前的屈原问天，到今天“天问一号”升空，人类探索宇宙奥秘的脚步一刻不停。火星，我们来了！只有不断地了解你、探索你，我们才能更加敬畏你，也才能够更好地保护我们的地球家园。

为什么要去火星？

火星，这颗神秘的红色星球，一直以来被人类所关注。

在太阳系中，火星与地球拥有最相近的体积，最接近的温度，几乎一样的自转周期，在太阳系八大行星中，火星的物理性质和化学性质也与地球最为相近。

有研究表明，火星拥有高山、平原和峡谷等多种地形，南方充满陨石撞击的高地和峡谷，北方则多是被熔岩填平的平原，由于自转轴倾角和自转周期与地球相近，火星的昼夜长短及四季变化与地球也几乎一样。

大约在四十亿年前，火星上甚至还有过水，有过河流和海洋，那时候的火星可能比现在地球还要宜居。然而今天，那里却是一片干燥、荒凉、寒冷的绝境。 

首次火星探测任务工程副总指挥、国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠告诉记者，研究火星的意义不仅仅在于火星本身，我们可以通过研究火星的演化进而更好地了解太阳系、地球。“我们认为，对地球的认识仅仅在地球上是不够的，对火星的相关研究也是为了加深对地球的研究。研究火星对认识和了解地球演变、人类发展具有非常重要的意义。”他说。 

去火星难不难？

由于火星相对地球距离较为遥远，对发射、轨道、控制、通信和电源等技术都提出了很高的要求。考虑到风险、成本等因素，科学家霍曼于1925年提出“霍曼轨道”的概念，也就是说，这条轨道是地球航天器到达火星的最佳路线。

由于该轨道每26个月才能出现一次，且最近“霍曼轨道”形成时间为2020年夏季，错过只能再等26个月。因此，今年，中国、美国、阿联酋等国家都竞相加入“探火”大军。 

火星探测器抓总研制单位航天科技集团五院深空探测领域专家介绍，国际上对于火星的探测，起步于20世纪60年代，截至今年6月底国际上共发射了44个火星探测器，但任务成功概率只有50%左右，可见，火星探测是一项极具风险和挑战的事业。

人类探测火星的方式与探测月球的方式基本相似，包括环绕探测、着陆探测、巡视探测、采样返回探测和载人登陆探测等五种。其中采用环绕探测方式可以对火星进行整体普查甚至是全球勘测；采用着陆探测和巡视探测方式可以对火星进行区域性详查；采用采样返回探测和载人登陆探测方式可以对火星进行区域性精查。但它们按前后顺序来说技术难度是越来越大，所以一般都采用循序渐进的方针，先进行环绕探测，然后进行着陆探测、巡视探测、采样返回探测，最终进行载人登陆探测等。

中国作为火星探测的后起之秀，起步虽晚，但起点高、跨越大，从立项伊始就瞄准当前世界先进水平确定任务目标，明确提出在国际上首次通过一次发射，完成“环绕、着陆、巡视探测”三大任务。如果这一目标能够顺利实现，我国将成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。 

发射只是第一步

把火星探测器送上太空只是万里长征的第一步，接下来，探测器还要进行地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等多个阶段，面临的挑战可谓步步惊心。

首先，探测器需要在靠近火星附近时实施制动，实现被火星的引力场所捕获，进入周期约10个火星日的环火椭圆轨道。接着，探测器会择机实施降轨机动，而后，着陆巡视器将会完成与环绕器的分离。 

接下来，着陆巡视器终于出场了，但等待它的将是更严酷的考验。着陆巡视器奔向火星的过程中，最大的难点在于“恐怖七分钟”，即再入、下降与着陆过程，这一过程中，着陆巡视器的时速需要在7分钟内从18000KM/H的速度降低至0，这就像一辆比高铁列车最快时速还要高50倍的列车，突然进行紧急刹车，稍有不慎，高速行驶的火星车便会化为灰烬或者粉身碎骨。 

经历了上述考验后，降落伞将帮助火星车进行减速。随后着陆巡视器将开启全自动驾驶模式，自主完成减速、悬停，避开火星表面复杂地形后，缓缓降落至火星表面。即便经历重重困难登陆成功，火星车还要穿越崎岖不平、坑坑洼洼的地形，经历强风和大范围沙暴，承受火星表面强烈的宇宙射线照射等等困难。

后续，火星车将会开展为期3个月的火星表面巡视探测。我们的科学目标是：研究火星形貌与地质构造特征、研究火星表面土壤特征与水冰分布、研究火星表面物质组成、研究火星大气电离层及表面气候与环境特征、研究火星物理场与内部结构，从而建立起对火星全面而基础的认识。