付冰冰

“夢(mèng)想看似遙遠(yuǎn)，只要堅(jiān)持，總會(huì)到達(dá)?！?020年7月23日，從海南文昌我國(guó)首個(gè)自主發(fā)射的火星探測(cè)器“天問一號(hào)”正式開啟前往火星的征程。

7個(gè)月后，據(jù)國(guó)家航天局2021年2月24日6時(shí)29分消息，首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”探測(cè)器已成功實(shí)施第三次近火制動(dòng)，進(jìn)入近火點(diǎn)280千米、遠(yuǎn)火點(diǎn)5.9萬千米、周期2個(gè)火星日的火星停泊軌道。

接下來，“天問一號(hào)”探測(cè)器將在軌道停泊約3個(gè)月，其間運(yùn)行環(huán)繞器的7臺(tái)載荷將全部開機(jī)，開始科學(xué)探測(cè)。同時(shí)，載荷中的中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)、光譜儀等將對(duì)預(yù)選著陸區(qū)地形地貌、沙塵天氣等進(jìn)行詳查，為擇機(jī)著陸火星做好準(zhǔn)備。

太空探測(cè)，艱巨而意義非凡

4億多公里太空遠(yuǎn)航，7個(gè)月的長(zhǎng)途跋涉，“天問一號(hào)”的使命是什么？

“突破火星環(huán)繞、著陸、巡視探測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)施環(huán)繞和巡視聯(lián)合探測(cè)。開展火星采樣返回、小行星探測(cè)、木星系及行星穿越探測(cè)等的方案深化論證和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，適時(shí)啟動(dòng)工程實(shí)施，研究太陽系起源與演化、地外生命信息探尋等重大科學(xué)問題。”

早在5年前，國(guó)務(wù)院新聞辦公室發(fā)布的《2016中國(guó)的航天》白皮書就給出了答案。當(dāng)今世界，越來越多的國(guó)家高度重視并積極參與航天事業(yè)發(fā)展，航天技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，?duì)人類社會(huì)生產(chǎn)生活方式產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。和平探索和利用外層空間是人類不懈的追求。

中國(guó)政府認(rèn)為，和平探索、開發(fā)和利用外層空間及其天體是世界各國(guó)都享有的平等權(quán)利。世界各國(guó)開展外空活動(dòng)，應(yīng)有助于各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，應(yīng)有助于人類的和平與安全、生存與發(fā)展。中國(guó)主張?jiān)谄降然ダ⒑推嚼谩莅l(fā)展的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)國(guó)際空間交流與合作。

這份《白皮書》同時(shí)彰顯了中國(guó)政府以人類命運(yùn)共同體為出發(fā)點(diǎn)推動(dòng)航天事業(yè)發(fā)展的美好愿景，“中國(guó)不斷加快推動(dòng)航天事業(yè)發(fā)展，積極開展國(guó)際空間交流與合作，使航天活動(dòng)成果在更廣范圍、更深層次、更高水平上服務(wù)和增進(jìn)人類福祉。同各國(guó)一道，不斷把人類和平與發(fā)展的崇高事業(yè)推向前進(jìn)，是中國(guó)不懈的追求?！?p>

2021年2月24日6時(shí)29分，首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”探測(cè)器成功實(shí)施近火制動(dòng)，進(jìn)入火星停泊軌道。（圖片來源：國(guó)家航天局）

2月10日，隨著“天問一號(hào)”駛?cè)氕h(huán)火軌道，密切關(guān)注“天問一號(hào)”的阿聯(lián)酋、俄羅斯、英國(guó)、美國(guó)、奧地利等國(guó)家的航天界人士紛紛表示祝賀，并憧憬未來同中國(guó)加強(qiáng)國(guó)際合作，科學(xué)家們都在等待它傳回地球的數(shù)據(jù)和信息。

從太陽系的“三環(huán)”飛到“四環(huán)”

廣袤的宇宙，璀璨的星系，神秘的太空。仰望星空，如果以太陽系為參考，地球在太陽系第三條軌道，火星則處于第四條軌道。

“就像從三環(huán)行駛到四環(huán)?！敝袊?guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄭永春以上述比喻形象地概括了“天問一號(hào)”的火星之旅。中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)與中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心聯(lián)合出品的科普動(dòng)畫詳細(xì)模擬出“天問一號(hào)”的整個(gè)“行程”。

長(zhǎng)五運(yùn)載火箭的起飛質(zhì)量約870噸，需經(jīng)歷“助推器分離、整流罩分離、一二級(jí)分離、二級(jí)一次關(guān)機(jī)、二級(jí)二次點(diǎn)火”這五個(gè)步驟之后，才能把總重約5噸的“天問一號(hào)”直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道。

接下來的地火轉(zhuǎn)移飛行過程中，“長(zhǎng)五”需完成“器箭分離、展開太陽能帆板”的既定動(dòng)作，經(jīng)過約六個(gè)半月的地火轉(zhuǎn)移飛行，最終抵達(dá)火星附近。

抵達(dá)火星軌道時(shí)的“天問一號(hào)”由軌道器、著陸器和火星車三部分組成。

進(jìn)行近火制動(dòng)時(shí)，“天問一號(hào)”將組合體剎入環(huán)火星軌道，入軌2至3個(gè)月后，著陸地點(diǎn)考察完畢。

隨后，著陸-巡視組合體與軌道器分離，此時(shí)，著陸-巡視組合體以4.8千米/秒的速度進(jìn)入火星大氣層、釋放減速傘、拋棄隔熱盾、展開起落架、分離降落傘，反沖火箭減速、懸停閉障，著陸火星表面，釋放火星車。按照預(yù)定方案，“天問一號(hào)”將于今年5月至6月實(shí)現(xiàn)火星軟著陸，火星車將在著陸一個(gè)星期后駛出著陸平臺(tái)，開啟中國(guó)首次火星“漫步”。

據(jù)資料顯示，火星車高1.85米，重約240千克，車上攜帶6種科學(xué)儀器，將對(duì)火星進(jìn)行深入探測(cè)，為期90個(gè)火星日。

環(huán)繞器會(huì)持續(xù)為火星車提供中繼通訊，并通過攜帶的7種科學(xué)儀器，完成約一個(gè)火星年的環(huán)火星科學(xué)探測(cè)。

登陸火星，需經(jīng)歷“黑色七分鐘”考驗(yàn)

今年春節(jié)期間，“天問一號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”的關(guān)鍵第一步——“繞”。

“從地球抵達(dá)火星，正好是我們中國(guó)人合家團(tuán)聚的農(nóng)歷春節(jié)期間，‘天問一號(hào)首先要在抵達(dá)火星的時(shí)候做一個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作，就是要把從地球飛到火星的第二宇宙速度減下來，被火星的引力捕獲，這個(gè)時(shí)候它進(jìn)入環(huán)繞火星大橢圓軌道，然后進(jìn)一步做一些軌道和姿態(tài)的調(diào)整，并進(jìn)一步減速，使這個(gè)大橢圓軌道逐步縮小?！编嵱来簩?duì)“天問一號(hào)”的“繞”做了詳細(xì)解釋。

鄭永春表示，“天問一號(hào)”在“繞”的過程中，不斷降低環(huán)火軌道高度，使它逐步靠近火星，成為環(huán)繞火星的人造衛(wèi)星。當(dāng)探測(cè)器進(jìn)一步調(diào)整軌道到環(huán)繞火星的工作軌道之后，對(duì)火星表面進(jìn)行遙感探測(cè)的工作就開啟了。

“此時(shí)航天器上的各種科學(xué)儀器、監(jiān)測(cè)航天器工作狀態(tài)的一些檢測(cè)設(shè)備都會(huì)開機(jī)工作，一方面要監(jiān)測(cè)航天器本身的工作狀態(tài)，另一方面要獲取火星大氣、火星表面地形地貌、火星表面物質(zhì)成分、火星的磁場(chǎng)、重力場(chǎng)等一些科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家就可以通過這些數(shù)據(jù)了解整個(gè)火星的情況。再到一定階段，它就會(huì)進(jìn)入火星的大氣層，當(dāng)然軌道器仍然留在火星上空，只是著陸器進(jìn)入火星大氣層，這個(gè)時(shí)候著陸器迎來‘黑色七分鐘考驗(yàn)，能不能成功登陸火星，關(guān)鍵在此一舉?！编嵱来赫f。

拓展閱讀：

自“天問一號(hào)”2020年7月23日從海南文昌起航以來，截至2021年2月25日，已經(jīng)向地球傳回3次照片。

2020年7月27日，在距離地球約120萬公里時(shí)，“天問一號(hào)”拍下一張回望地球的照片，這張利用光學(xué)導(dǎo)航敏感器獲取的照片，清晰地記錄下地球和月球的合影——茫茫太空中，地球與月球呈新月狀交相輝映。

2020年10月1日，中國(guó)探月工程官方公布多張“天問一號(hào)”自拍照，圖上的五星紅旗光彩奪目，呈現(xiàn)出鮮艷的“中國(guó)紅”。

2021年2月5日，在距離地球1.84億公里、距離火星110萬公里的位置，飛行了4.65億公里的“天問一號(hào)”傳回它拍攝的第一張火星照片，作為新春禮物送給14億華夏兒女。

火星會(huì)是人類的第二家園嗎？逐漸接近旅行目的地的“天問一號(hào)”，將帶著人們關(guān)注的眾多問題尋找答案。