2020年7月23日，文昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長征五號運載火箭搭載“天問一號”探測器，點火升空，發(fā)往火星。

　　地球與火星（圖源：維基百科）

　　早在上個世紀(jì)，美國就已經(jīng)把人送上了月球，現(xiàn)在已經(jīng)2020年了，只是送一個探測器去火星，很難嗎？

　　答案是：難，而且很難！

　　為什么？給大家看兩組數(shù)字。

　　第一組：50%。

　　這是人類開始火星探測至今的60年里，火星探測大致的成功率。是不是覺得還可以，至少有一半成功了？

　　那么，看下對比：人類金星探測的成功率約77%，月球探測的成功率約76%，土星的泰坦衛(wèi)星探測的成功率是100%，相比之下，探測火星確實很難，火星也被稱為“探測器墳場”。

　　第二組：5500萬公里——4億公里。

　　這是地球和火星之間的距離。最遠(yuǎn)的時候，火星離地球的距離超過了4億公里。我們每晚抬頭都能看到的月亮，月球距離地球有多遠(yuǎn)呢？答案是36.3萬——40.5萬千米，地火距離是地月距離的幾百倍。

　　即使我們巧妙地選擇了發(fā)射窗口，能夠最省時到達(dá)火星，天問一號也將孤身一人在太空中飛行近6個月。而且這已經(jīng)是我們能達(dá)到的最快速度，如果換乘900km/h的客機(jī)，飛同樣的路線起碼需要四五十年。

　　天問一號不僅要孤身一人走過這段很長的路，還準(zhǔn)備挑戰(zhàn)“一次三連”——一口氣搞定環(huán)繞、著陸、巡視，為我們帶來更多對火星的認(rèn)識。

　　那么，要完成難度這么高的任務(wù)，航天人和科學(xué)家一定是全程密切關(guān)注、坐在電腦旁，對天問一號下達(dá)各種指令，進(jìn)行精密操作吧？

　　然而，受制于通訊，天問一號在深空的大多情況下是無法被遠(yuǎn)程協(xié)助的。

　　我們還是沒辦法實時操控奔赴火星的天問一號，主要還是因為地球到火星實在太遠(yuǎn)了，信號傳輸需要時間。

　　當(dāng)?shù)厍蚺c火星處于最大距離時，通信信號光速傳輸單程就需要22分鐘！22分鐘的延時是什么概念？想象一下這個場景——你開啟了一把緊張刺激的實時競技游戲，開局，你發(fā)出了“請求集合”的信息，你的隊友們在22分鐘后，收到了這條莫名其妙的信息并看了看他眼中呆若木雞的你，看了看慘敗的戰(zhàn)績，點擊了“收到”并集體將你舉報。

　　也就是說，天問一號大多時候必須獨立作業(yè)。

　　可以這么理解，她初次上場，剛出地球這個新手村，便被告知“你已經(jīng)是一個成熟的探測器了，要盡量獨立解決前所未有的難題，我們已經(jīng)把秘籍都傳授給你，帶著全村的希望，出發(fā)吧！”

　　那么，這個“被迫成熟”的探測器是如何決勝千萬里之外，進(jìn)星趕考，獨當(dāng)一面的呢？我們要結(jié)合著她的三個目標(biāo)一起說：

　　目標(biāo)一：火星環(huán)繞。

　　顧名思義，就是一圈一圈環(huán)繞著火星并在過程中展開各項探測。

　　火星探測器飛行效果圖（圖片來源：國家航天局）

　　想要進(jìn)行環(huán)繞，就要先從地球到達(dá)目的地——火星軌道。這個難度相當(dāng)于——從巴黎打一個高爾夫球，正好落到東京的某個球洞里?？科孥E嗎？不，靠科技——從地球飛抵這個軌道，探測器需要6至11個月的時間。

　　期間會受到太陽系內(nèi)多個天體的引力擾動，還會受到太陽風(fēng)、空間輻射的干擾，探測器會通過內(nèi)置的陀螺儀、天文導(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航等多個儀器來對自身的姿態(tài)與位置進(jìn)行確認(rèn)，同時與地面超算平臺得到的軌道進(jìn)行比對，進(jìn)行調(diào)整。

　　而且，火星質(zhì)量僅有地球的10.7%，與地球相比非常輕，引力影響范圍很小，所以，本來高速飛行的天問一號到了火星附近時，還必須及時剎車，準(zhǔn)確滑入環(huán)繞火星軌道。這些動作不僅要一氣呵成，還不能出一點差錯，否則便是“星際迷航”，且沒有“回頭路”可言。

　　目標(biāo)二：火星著陸

　　經(jīng)過2—3個月的環(huán)繞，有了環(huán)繞時的測繪積累，天問一號對著陸區(qū)將會有更多了解，按照計劃，天問一號的軌道探測器和火星車、著陸平臺會進(jìn)行分離，軌道探測器留在火星軌道繼續(xù)空中探測，火星車和著陸平臺將執(zhí)行驚心動魄的第二個目標(biāo)——在“探測器墳場”下降并著陸。

　　這可謂跨過鬼門關(guān)。在這無法人工干預(yù)的短短八分鐘之內(nèi)，探測器需要先把速度從每秒4.8千米降為0。火星著陸器需要隔熱罩，需要配備減速降落傘進(jìn)一步減速，同時，還需要反沖發(fā)動機(jī)聯(lián)合工作。這個降落過程有超過1000個動作，全部靠探測器自主完成。

　　接下來，當(dāng)距離地面100米時，它還要懸停。此刻，探測器相對地面的速度已經(jīng)是0了，需要看一下地面有沒有坑、有沒有大的石頭，對這些障礙物進(jìn)行規(guī)避，找到一個相對安全的位置，保證順利落地。

　　目標(biāo)二的時間很短，大概有7到8分鐘，但卻是整個任務(wù)的關(guān)鍵和難度巔峰，人類一共有15次火星著陸任務(wù)成功進(jìn)入了火星大氣層，但只有8次任務(wù)成功著陸并順利開展探測工作，近一半的考生在這一關(guān)卡“名落孫山”。

　　目標(biāo)三：火星巡視

　　火星車與著陸平臺平穩(wěn)降落后，將在火星上走走看看，開展科學(xué)探測。

　　中國火星車概念圖（圖片來源：國家航天局）

　　“天問一號”有五大科學(xué)目標(biāo)，主要涉及空間環(huán)境、表層環(huán)境、地下淺表層結(jié)構(gòu)等研究，火星車上攜帶的6種載荷將對相關(guān)科學(xué)問題開展探測，比如大氣環(huán)境測試儀，可以獲取火星溫度、風(fēng)力等信息。

　　這些問題聽起來很枯燥，但其實我們關(guān)心的那些問題——比如，火星上有生命嗎？人類有可能移居火星嗎？，都需要通過研究這些科學(xué)問題，才能回答。可以說，天問一號在火星走出的每一小步，都是中國深空探測的一大步。

　　如果要說探測火星的意義，我想引用中科院院士、 “天問一號”首席科學(xué)家萬衛(wèi)星說過的話。

　　他說：“古往今來，人們世代思考？3？個最深邃的問題：我們從哪里來？我們向何處去？我們在宇宙中是否孤獨？無論答案曾有過多少種，可以肯定的是，人們在地球上只能窮盡證據(jù)，卻無法找到判據(jù)，因為“不識廬山真面目，只緣身在此山中”。走出地球再回望，置身局外才能獲得更有意義的全新視角。因此，深空探測承載的不僅僅是人類對宇宙和自身的好奇，還有尋求判據(jù)的希望。”

　　今天，天問一號踏了上漫漫征途，就在兩個月前（5月20日），萬衛(wèi)星院士病逝，中國火星探測計劃的“主帥”沒能看到這一幕，但是天問一號仍然承載了他的殷切希望、承載了無數(shù)科研人員的汗水和淚水、承載著中華民族數(shù)千年的問天夢想、承載著我們最初的、無窮的想象和勇氣，上路！出發(fā)！

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