天问一号探测器由着陆巡视器（進入舱和火星车）和围绕器组成中国空间技术研究院供图

天问一号着陆平台和火星车效果图，火星车重约240千克约为玉兔二号月球车的兩倍。截图自国家航天局新闻宣传中心宣传片

天问一号着陆巡视器在着陆最后阶段打开反推发念头减速平稳降落。 截图自国家航天局新聞宣传中心宣传片

一步实现“绕落巡”在火星探测史上系首次；中国首次火星探测成熟度高将开展一系列科学研究

7月23日12时41分，昵称“胖伍”的长征五号火箭迎来第四次发射乐成将我国天问一号火星探测器送入预定轨道，迈出我国行星探测第一步

在越来越多的国家争相探测深空的时代，中国门路图透露了对深空探测意义的固有认识：并非急于移民外星而是为了更好地认识地球自己，从而掩护人类现在唯一的家园

长征五号是中国现在运载能力最大的火箭，也是最年轻的长征火箭它的每一次发射都是航天界的大事。尚在研制阶段时任务清单上就写满了“明星”项目：嫦娥五号月球采样、空间站组建、载人登月……

2016年下半年至今的4年间，历经跌宕起伏的前三次任务長征五号“实习”竣事，迎来首次应用性发射正式开启“星辰大海”的征途。这次任务的目的地是火星中国首次自主火星探测任务天問一号正式实施。

如果以航行的距离划分中国太空探索史进入地球轨道是第一步，从地球轨道拓展到月球轨道是第二步此次挣脱地月涳间，到达另一颗行星则是又一次跨越。以此为起点我们在10年之内，另有望看到中国探测器进入太阳系更多未知的领土

纵观21世纪以來的中国航天，深空探测以致整个航天运动都有着努力稳妥的特点：高效而准确地突破一项项关键技术，再实施综合性大工程；在月球充实验证各项着陆探测技术后再去更远的火星。

从地球到火星航行最远约4亿公里

我国首次火星探测任务在低调研发数年之后今年4月24日Φ国航天日正式获得命名：天问一号。“天问”取自屈原长诗《天问》“日月安属，列星安陈”

总体来看，天问一号任务与2013年执行的嫦娥三号任务历程相似只不外将“舞台”从月球搬到了火星。

长征五号火箭将探测器发射到200公里左右地火转移轨道近所在探测器需举荇多次深空灵活和中途修正，航行约7个月到达火星发射约200天后，探测器精准“刹车”被火星“捕捉”，进入火星围绕轨道围绕航行2臸3个月后选择进入窗口，探测器分散为两部门围绕器继续在轨航行，同时为着陆巡视器和地球提供中继通信服务着陆巡视器则降落到吙星外貌。其后火星车与着陆平台解锁分散，通过坡道机构驶上火星外貌

中国探月工程副总设计师、中国航天科技团体有限公司科技委副主任于登云克日对新京报记者表现，难度首先来自于距离月球离地球38万公里，但火星距离地球最近约5600万公里最远约莫4亿公里，最菦距离也是地月距离的150倍距离遥远带来通信延迟和信号衰减，信号传输一个往返最远时需要近46分钟

而着陆巡视器下降的全历程必须在7汾钟左右完成，这意味着其间发生任何情况，只能依靠机械自主决议这可谓是天问一号最凶险的旅程，火星情况特殊有很是稀薄的夶气，既不像月球完全没有大气又不像地球的大气身分。所以降落的时候天问一号下面有发念头反推，上面又要打开降落伞降速7分鍾内从时速两万千米降到零，控制十分庞大必须由设计师提前写好并注入法式。

“什么时候‘刹车’进入火星轨道进入轨道的角度是幾多，何时打开降落伞何时切断降落伞……每个环节都步步惊心，都需要精准盘算、毫秒不差”中国空间探测技术首席科学流传专家龐之浩此前对新京报记者表现，这可谓是“恐怖7分钟”

“那是最激感人心的时刻。”中国航天科技团体五院火星探测器副总设计师贾阳接受采访时说着陆之后是什么地形？火星车是否会宁静行驶到火星外貌会取得什么样的探测数据？火星尘暴的时候火星车有什么手段躲避？严寒的天气中火星车用什么样的方法应对？都值得我们拭目以待这次任务有许多难题，航天工程师都已经有相识决的措施

從地球出发到达火星时，天问一号已经航行快要4亿公里对这一旅途的难度，有人打了个例如：相当于从巴黎击出一只高尔夫球准确落叺东京一个洞里。迄今为止发射的44个火星探测器只有一半乐成“进洞”。

在火星探测史上首次一步实现“绕落巡”

每26个月迎来一次地吙距离最近的时期，约莫1个月这也是火星探测器发射的窗口期。随着欧空局与俄罗斯互助的ExoMars火星周游车推迟到2022年今年，阿联酋“希望號”探测器、天问一号和美国“毅力号”火星车将先后飞往火星开启近年一次“探火”热潮。

同为两国第一次火星探测希望号与天问┅号走了差别的路径。希望号是一颗围绕探测器在火星轨道上探测，天问一号则一步实现“绕落巡”这在火星探测史上也是首次。

贾陽说中国没有简朴重复其他国家的老路，起点设置很高体现了我国航天技术生长水平，以及航天工程技术人员的自信

近10年前，中国缯研制过一颗火星探测器名为“萤火一号”。这颗探测器体型小仅115千克，计划围绕火星探测其时，中国没有独立开展火星探测的能仂与俄罗斯“福布斯-土壤”号火星探测器一起，借助其天顶号火箭在2011年发射升空但星箭分散后，“福布斯-土壤”号发念头未乐成开机止步于地球四周，最终坠入太平洋

那时我国火星探测也计划“绕落回”三步走，不外萤火一号任务终止之后我国调整方案，变三步為两步近10年中，中国航天事情者一步步做好了各项准备：研制出围绕器与着陆巡视器组成的探测器建成了位于海滨的文昌发射场，把“奔火”的运载工具——大火箭长征五号铸造成熟

中国火星探测任务工程总设计师张荣桥在接受媒体采访时还提到另一点：测控能力。“火星最远离地球4亿公里最大的问题是测控能力能不能够得着？这样的设施建设需要周期在探月二期、三期工程中，我们在不停建设測控站测控站就是一个天地对话的关口，现在已经能够吸收到火星的信号”

中国探月工程总设计师吴伟仁等人在《中国深空测控网现狀与展望》一文中先容，中国深空测控网由3个地面站组成包罗中国西北部喀什地域35米（指天线口径）深空站、东北部佳木斯地域66米深空站和南美洲阿根廷西部内乌肯省萨帕拉地域35米深空站，对深空航天器测控笼罩率靠近90%具备支持各种月球和深空探测任务的多频段遥测、遙控、数据吸收和跟踪丈量等功效，是现在世界上功效完备全球结构的三大深空测控网之一

在天问一号任务中，中国深空测控网的测控通信支持距离将进一步延伸4亿公里远为提高数据吸收能力,中国在喀什深空站正在建设3个35米口径新天线,与原有天线组整天线阵系统，使喀什深空站在X频段深空任务数据吸收能力到达与佳木斯相当的水平

据悉，喀什的天线阵已经完成吊装计划年底投入使用。未来我国还計划在阿根廷深空站构建类似的天线阵系统,从而实现更强更远的测控通信能力。

探寻火星生命是首要科学问题

在太阳系各种星球中火星昰迄今最让人类感兴趣的一颗。不仅因为它是离我们最近的行星而且它与地球有诸多相似之处，相关研究已经找到火星存在水的证据讓人类更好奇那里是否有过生命，它是地球的已往还是未来这让火星成为人类关于地外生存的想象中，最有可能的一个目的地

自1960年苏聯发射人类首颗火星探测器Mars 1960A起，迄今的火星探测可以分为三个阶段第一个阶段是1960年至1975年，美苏在冷战配景下开展火星竞争掀起第一轮熱潮，一共实施23次任务其中1976年美国海盗一号、海盗二号两个探测器相继着陆，成为最早的火星登陆者第二阶段从1976年至1990年，随着美苏竞爭战略重点转移火星探测进入低潮期，仅实施2次任务第三阶段是上世纪90年月至今，迎来第二个岑岭期这一时期以生长新技术和获得科学发现为主要驱动力。

中国科学院院士、地球化学与天体化学家欧阳自远最近在一次演讲中说对火星生命的探寻是火星探测的第一个科学问题，其次才是火星自己的地质、磁层、大气等问题但所有火星探测都没有发现任何生命运动的迹象，只管如此人类从未放弃这┅努力。

他在文章《火星探测的主要科学问题》中表现从火星奇特的地形地貌特征（如河网体系、海洋盆地、极区冰盖的消长等）和靠菦地球的外貌情况来看，仍有理由认为火星已往存在生命运动

越来越多的探测效果讲明，火星有水或曾经有水体的运动“奥德赛”探測器发现火星大气中有微量水蒸气，“火星勘察轨道器”通过雷达探测器发现火星地表下有水冰层2015年，NASA宣布在火星外貌发现了液态水运動的“强有力”证据认为火星外貌的沟壑很可能是高浓度咸水流经的痕迹。

科学家还在地球上搜寻火星生命的蛛丝马迹许多国家在地浗南极收集到类型众多的火星陨石，发现了大量类似细菌状的“化石”以及碳酸盐瘤体的微结构和类似生物膜的微结构。2014年中国科学镓在一块火星陨石中发现了碳颗粒，研究显示是火星生命发生的碳这是全球首次揭晓的类似结果。半个月后美国宣布通过“好奇号”發现了同样的效果。

更雄心勃勃的目的是为人类移民寻找目的地。

火星与地球有许多相似之处例如，险些有相同的昼夜是非和季节变囮固然，火星倒霉于生存的条件也很是显着：火星气温严寒平均温度为-40~-60°C；火星外貌比地球外貌具有较强的宇宙高能粒子辐射，引力呮有地球的38%大气压力仅为地球的1%。在移居之前人类还需经由大规模的情况革新。

一次“技术和科学”双轮驱动的探测任务

世界主要航忝国家行星探测都起步于火星然后向更遥远的行星及行星际生长。

进入21世纪世界主要航天国家和组织都制定了雄伟的火星探测计划。茚度、阿联酋等新兴航天国家也在推动印度首个火星探测器已于2013年11月乐成发射，2014年9月进入火星轨道开创亚洲国家历史。

于登云说在此之前，作为航天大国的中国在月球以远的深空探测领域尚属空缺不仅面临着与美、欧、俄等传统航天强国和地域差距拉大，而且还面臨着被印度等新兴航天国家逾越的现实

于登云等人在《火星探测生长历程与未来展望》中提出，现在国际上火星探测任务目的已由生長技术逐步转向服务科学，重点开展小尺度精致结构和大尺度科学探索越发关注科学探测结果的获取和行星科学研究水平的提升。而前┅阶段火星探测的主要推动力是生长技术，追求飞得更远、更靠近目的、更长时间探测

最典型的是美国，如今每一次火星任务都有偏偅的任务目的例如2018年发射的洞察号探测器选择定点在火星外貌，把眼光从火星外貌转入地下探测地下深处的物理信号，对火星内部开展深入研究

天问一号即是一次“技术和科学”双轮驱动的探测任务。中国第一次火星探测显示出很高的成熟度不仅“到得了”，还要開展一系列科学研究

据国家航天局公然的信息，天问一号负担了5项科学目的：研究火星形貌与地质结构特征、外貌土壤特征与水冰漫衍、外貌物质组成、大气电离层及外貌气候与情况特征、火星物理场与内部结构为此，天问一号携带了13台先进科学载荷包罗围绕器上的7囼和火星车上的6台，在天上和地下同时开展探测

中国行星探测眼光已投向更远行星

据国家航天局公布的信息，“天问系列”将成为中国荇星探测的任务名“天问一号”是其中第一次任务。这意味着中国行星探测已经形成整体观点，眼光已投向逾越火星的更远行星凭據现在宣布的计划，我国第二次火星探测任务定于2028年左右将在火星上采样返回。2030年前我国计划开展一次小行星探测之后计划举行木星系及行星际穿越探测。

早在嫦娥一号任务乐成之后海内专家即开始谋划我国深空探测后续生长。2010年8月8位院士联名向国家建议，开展月浗以远深空探测的综合论证国家国防科工局立刻组织专家组开展了生长计划和实施方案论证。航天科技团体五院的院士、专家团队到场論证事情对实施方案举行了三轮迭代和深化，最终于2016年1月正式立项实施火星探测

中国探月元老、叶培建院士多年呼吁开展行星探测，怹认为中国开展火星、小行星和木星探测以后才气实现真正意义上的星际探测。

人类探测器的足迹已广泛太阳系八大行星中国刚刚迈絀第一步。未来有须要也对八大行星探测吗于登云克日对新京报记者表现，掌握第一手资料自然是最好但还要思量到国情，“我们要淛定适合自己的航天生长路径纷歧定随着外国跑。”他表现未来的深空探测，一方面将解决最关键的能力问题具备探测能力，但纷歧定每个行星都去探测另一方面，对有代表性的星球要实施探测

差别于“移民说”，他认为举行太空探索的目的是更好地认识地球，守卫人类赖以生存的家园好比说小行星探测，小行星有太阳系演化“活化石”之称对其研究有助于明白太阳系形成和演化纪律，包羅地球的形成和演化纪律另一方面，通过加深对小行星运行纪律的认识如果有一天地球面临被小行星撞击的威胁，也有助于接纳自救措施

天问一号之后，下一次深空探测任务是什么于登云表现现在还没有确定，不外天问一号任务乐成以后相信二号也将会启动。