據國家航天局消息，5月15日7時18分，經由航天科技集團研制研發的火星探測器天問一號，經歷了十個月的太空旅行后，攜帶其著陸巡視器成功著陸火星烏托邦平原。至此，中國成為了全球繼美國后，第二個成功登陸火星的國家。

“天問一號”探測(ce)器總重約為(wei)5噸，由環(huan)繞(rao)器和著陸(lu)巡視器組成，著陸(lu)巡視器主要包括進入艙(cang)和“祝融號”火星車。該探測(ce)器于2020年7月從(cong)我國(guo)南部(bu)的(de)文昌航天發射(she)場發射(she)升空。

祝融號火星車(che)重240公斤，攜帶有地形相機、多光譜相機、次表層探測雷達、磁強計以及成分探測儀等共6臺科(ke)學有效載荷。

近些(xie)年(nian)，各國密(mi)集開(kai)展了各種火(huo)星(xing)(xing)探測計劃，除了天問一號，美國和沙特去年(nian)同一時間也相(xiang)繼發(fa)射了火(huo)星(xing)(xing)探測器。美國的探測器已于三(san)個(ge)月前(qian)登陸火(huo)星(xing)(xing)，相(xiang)比(bi)之下，我國的天問一號早發(fa)射卻晚登陸，完(wan)登陸的三(san)個(ge)月其(qi)實(shi)包含著“大學問”。

一、經(jing)歷“恐(kong)怖七分鐘”，實現(xian)了“巨大飛躍”

▲天問一號著陸火星完整演示(shi)

從進入(ru)火星大氣到(dao)著(zhu)陸(lu)火星表面是整(zheng)個火星著(zhu)陸(lu)過程(cheng)中最為驚(jing)險的(de)時刻。天問一(yi)號任(ren)務(wu)火星著(zhu)陸(lu)分為氣動減(jian)速(su)、傘系減(jian)速(su)、動力(li)減(jian)速(su)、懸停(ting)避障(zhang)與緩速(su)下降四個階(jie)段，歷時“恐怖七分鐘”。

火星目前距離地(di)(di)球(qiu)(qiu)超過3億公里(li)，天問(wen)一號發出的(de)訊號需要(yao)約18分鐘(zhong)才能(neng)傳(chuan)送到地(di)(di)球(qiu)(qiu)，因此科學家(jia)無法作出實時監察或操控，天問(wen)一號必須(xu)完(wan)(wan)全依靠(kao)自身計算機獨(du)立完(wan)(wan)成著陸全過程。

天(tian)問一號由軌(gui)道(dao)器(qi)(qi)、著(zhu)陸器(qi)(qi)和(he)巡(xun)視器(qi)(qi)組成，著(zhu)巡(xun)組合體放(fang)置于氣動外罩之(zhi)中(zhong)。15日凌晨4時，軌(gui)道(dao)器(qi)(qi)首先與著(zhu)巡(xun)組合體分離，它將繼續繞著(zhu)火(huo)星飛行，為(wei)著(zhu)陸器(qi)(qi)和(he)地球(qiu)提供中(zhong)繼通(tong)信。

經過(guo)3小時后(hou)，在大約(yue)125公里的(de)高度(du)(du)，著巡組合體以11.2°的(de)進入(ru)角和4.8公里/秒的(de)速度(du)(du)進入(ru)火星大氣(qi)。

火星大(da)(da)氣(qi)的密度(du)不到地球大(da)(da)氣(qi)密度(du)的百分(fen)之一，這意味著大(da)(da)氣(qi)對(dui)探(tan)測器的減速效果會很不好。雖然(ran)大(da)(da)氣(qi)稀(xi)薄，但(dan)快速的降落摩擦還(huan)是會產(chan)生(sheng)極強的氣(qi)動加熱效應，這將直(zhi)接導(dao)致探(tan)測器表面的溫度(du)升高至(zhi)2000度(du)。

經過5分(fen)鐘的大(da)氣減速后(hou)，降落傘(san)打開，探測器會(hui)進一(yi)步充分(fen)減速，大(da)約(yue)40秒(miao)后(hou)，隔熱盾拋離，速度降為250米/秒(miao)。

到了距離火星表面1.5公(gong)里時(shi)，降落(luo)傘和氣動(dong)外罩的(de)上部(bu)分一同(tong)被拋離，并啟動(dong)反推火箭(jian)進行減速。到了高度為100米(mi)時(shi)，著巡(xun)組合體懸停在(zai)空中(zhong)，它所攜帶的(de)雷達和光學相機將會尋找(zhao)合適的(de)降落(luo)點。

最終，天問一(yi)號于7時18分穩穩地降落于烏托邦平原25.1°N 109.9°E位置處。所(suo)攜帶的“祝融號”成(cheng)為人類史(shi)上第六臺探(tan)索火星表(biao)面的火星車。

意(yi)大利博洛(luo)尼亞(ya)射電天文(wen)學研究(jiu)所的(de)(de)行星科(ke)學家(jia)奧羅西表示，”祝融”火星車著陸成功，就意(yi)味著中國只用一次任務(wu)就實(shi)現了美國耗費(fei)數十年歷經多次任務(wu)實(shi)現的(de)(de)目標(biao)，”這是巨大的(de)(de)飛躍(yue)”。

二、火星探測上演“三國演義”，跑得慢并不是實力弱

前(qian)蘇聯(lian)、俄羅斯、英國(guo)(guo)等(deng)多(duo)國(guo)(guo)過去(qu)都嘗試(shi)(shi)進(jin)行火星(xing)著陸任(ren)務，但除(chu)了中國(guo)(guo)外(wai)至今(jin)只(zhi)有美國(guo)(guo)成(cheng)功(gong)。前(qian)蘇聯(lian)在1960至1970年代多(duo)次嘗試(shi)(shi)派出探測器在火星(xing)著陸，最終全數失敗。而美國(guo)(guo)的(de)維(wei)京一號在1976年降落火星(xing)，是首個(ge)成(cheng)功(gong)降落的(de)探測器。

天問一(yi)(yi)(yi)號(hao)是(shi)(shi)中國第二個主要(yao)的(de)火星(xing)探測任(ren)務(wu)，上(shang)一(yi)(yi)(yi)個任(ren)務(wu)是(shi)(shi)2011月與俄(e)羅斯合作的(de)螢(ying)火一(yi)(yi)(yi)號(hao)，原本計劃會環繞(rao)火星(xing)運行并收(shou)集數(shu)據(ju)，但搭(da)載著螢(ying)火一(yi)(yi)(yi)號(hao)的(de)俄(e)羅斯火箭出(chu)現異常，令螢(ying)火一(yi)(yi)(yi)號(hao)無法(fa)離開地球軌(gui)道，最(zui)終(zhong)掉回(hui)地球大氣層燒毀。

地球跟火(huo)星(xing)的(de)(de)平均(jun)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)是(shi)(shi)2.25億公里，最(zui)(zui)近(jin)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)低至5500萬公里，最(zui)(zui)遠距(ju)(ju)離(li)(li)(li)則高達4億公里。再加上各種因素，火(huo)星(xing)探測(ce)器的(de)(de)發(fa)射(she)(she)有著最(zui)(zui)佳的(de)(de)“窗(chuang)口期”。而(er)距(ju)(ju)今最(zui)(zui)近(jin)的(de)(de)發(fa)射(she)(she)窗(chuang)口便(bian)是(shi)(shi)天問一(yi)號的(de)(de)發(fa)射(she)(she)日(ri)期，2020年(nian)七月。彼時(shi)，有三個國(guo)家(jia)前后發(fa)射(she)(she)了三艘(sou)火(huo)星(xing)探測(ce)器，分別是(shi)(shi)阿(a)聯酋的(de)(de)第一(yi)個火(huo)星(xing)探測(ce)器“希望(wang)號”，于2020年(nian)7月20日(ri)發(fa)射(she)(she)；我國(guo)的(de)(de)“天問一(yi)號”，于7月23日(ri)發(fa)射(she)(she)；美國(guo)NASA的(de)(de)“毅(yi)力號”，于7月30日(ri)發(fa)射(she)(she)。

2021年2月(yue)10日19時(shi)52分，經過(guo)6個半月(yue)的飛行之后(hou)，天問一(yi)(yi)號順(shun)利完成“剎車”減速(su)，進入環(huan)火星(xing)(xing)軌道，成為我(wo)國首顆人造火星(xing)(xing)衛(wei)星(xing)(xing)。幾天后(hou)，毅力號也在2021年2月(yue)18日抵達火星(xing)(xing)。不同(tong)的是(shi)，毅力號火星(xing)(xing)車在抵達火星(xing)(xing)當天就直(zhi)接著陸(lu)了(le)(le)，而天問一(yi)(yi)號則先繞行了(le)(le)火星(xing)(xing)三(san)個月(yue)，今天才正式著陸(lu)。

為什么會這(zhe)樣呢？主要原因有三個(ge):

首(shou)先，天問一號是(shi)我國發(fa)射的(de)首(shou)個火星(xing)探測器，全(quan)球首(shou)次選擇一次性(xing)完成“環繞(rao)、著(zhu)陸、巡視”三步(bu)走探測方案。天問一號由環繞(rao)器、著(zhu)陸平(ping)臺和(he)火星(xing)車三件套組成，環繞(rao)器進入環火星(xing)軌道之后可以(yi)一直帶著(zhu)著(zhu)陸巡視組合(he)體(ti)，有充足的(de)時間來選擇合(he)適(shi)的(de)著(zhu)陸時機。

▲天問一號“繞(rao)”“著”“巡”三位一體

相比(bi)之下，NASA的(de)(de)毅力號沒有環繞器，用的(de)(de)是一(yi)個(ge)巡航級帶著氣(qi)動外(wai)罩（里(li)面塞著火星(xing)(xing)車(che)）飛往火星(xing)(xing)，也沒有進(jin)入環火星(xing)(xing)軌(gui)道的(de)(de)設計。等飛到(dao)了火星(xing)(xing)附近，巡航級一(yi)扔，無枝可(ke)依(yi)的(de)(de)氣(qi)動外(wai)罩只能立(li)刻扎進(jin)火星(xing)(xing)大氣(qi)層(ceng)開始著陸，沒法等待。

▲天(tian)問一號(hao)（左）和毅(yi)力號(hao)（右）探測器(qi)

其次(ci)，還是(shi)因為天(tian)問一號是(shi)我國第一個探(tan)測(ce)器(qi)，相(xiang)比于美國巨量的(de)發(fa)射經(jing)驗，很多東西我們得(de)現場(chang)摸索(suo)，穩(wen)扎(zha)穩(wen)打。火星地貌復雜，天(tian)問一號到達(da)火星之(zhi)后(hou)，先要對(dui)火星地貌進行高(gao)分(fen)辨率成像，以找出(chu)合(he)適的(de)著(zhu)陸(lu)點(dian)。NASA已經(jing)花費(fei)很長時間為備選著(zhu)陸(lu)區積累(lei)高(gao)分(fen)辨率影像數據(ju)，也就是(shi)說，毅(yi)力號在出(chu)發(fa)之(zhi)前就已經(jing)手握一份(fen)著(zhu)陸(lu)區高(gao)清地圖(tu)了。

最后(hou)，看(kan)過(guo)電(dian)影《火星(xing)(xing)救援》的小伙(huo)伴們(men)都知(zhi)道，火星(xing)(xing)上(shang)有著全(quan)球性的沙塵暴(bao)。1971年(nian)蘇聯火星(xing)(xing)2號和(he)火星(xing)(xing)3號抵達火星(xing)(xing)時，就正好趕上(shang)火星(xing)(xing)全(quan)球性的沙塵暴(bao)。結果不僅環(huan)繞器沒拍到啥東(dong)西，著陸車也(ye)直接失敗。

▲火星沙塵暴

祝融號(hao)這種使(shi)用太陽能供電的(de)火星車，更是得比(bi)用核(he)電池的(de)毅力號(hao)更加謹慎一些才行。即使(shi)沙(sha)塵暴(bao)沒有破壞(huai)火星車的(de)裝(zhuang)置，單憑(ping)遮擋(dang)太陽光這一點火星車就(jiu)已經受不了了。

2018年6月，火(huo)星經(jing)歷了(le)一場全球性(xing)的(de)(de)大(da)型(xing)沙塵暴，使用(yong)核電池的(de)(de)好奇號(hao)火(huo)星車(che)平安(an)挺過，使用(yong)太陽能(neng)的(de)(de)機遇(yu)號(hao)火(huo)星車(che)直接報銷。

此前(qian)的(de)觀(guan)測數據顯(xian)示，每年的(de)火星春天(tian)(tian)(tian)至夏(xia)天(tian)(tian)(tian)期間，北半球都沒有(you)出現(xian)過(guo)沙塵暴。目前(qian)的(de)火星較(jiao)為(wei)平靜，天(tian)(tian)(tian)問(wen)一號(hao)在5月中旬降(jiang)落火星是最(zui)為(wei)穩妥(tuo)的(de)。

另外(wai)值得一(yi)提的(de)是，太陽能(neng)供(gong)電(dian)的(de)火(huo)星(xing)(xing)(xing)車并不(bu)比核(he)動力火(huo)星(xing)(xing)(xing)車“低級”。機遇號在(zai)火(huo)星(xing)(xing)(xing)上馳騁探測了(le)14年，至今保(bao)持著(zhu)最長壽的(de)火(huo)星(xing)(xing)(xing)車紀錄，要不(bu)是因為沙(sha)塵暴還(huan)能(neng)再戰(zhan)。相比之下(xia)，工作(zuo)了(le)8年多的(de)好(hao)奇號已經老態(tai)龍(long)鐘，估計破記(ji)錄無望了(le)。

三、移民火星？No！天問只為科學

馬斯克曾(ceng)公(gong)開(kai)表示有向(xiang)火(huo)星(xing)(xing)移(yi)民(min)100萬人的計(ji)劃，世(shi)界各國火(huo)星(xing)(xing)探測計(ji)劃也密集發布，仿佛已(yi)經開(kai)始了火(huo)星(xing)(xing)上的跑馬圈(quan)地。

但是，天問一號的(de)職責可不是為(wei)了火星(xing)(xing)移(yi)民。國家航天局等有關單位對天問一號的(de)發射目標有明(ming)確的(de)說明(ming)，即探測火星(xing)(xing)地形地貌、火星(xing)(xing)磁場、地下水(shui)、土壤成分和(he)分布、火星(xing)(xing)大(da)氣(qi)層以及氣(qi)候(hou)變化。

從更大的深(shen)空探(tan)測范圍看，NASA曾組織(zhi)權威專家討(tao)論撰寫了(le)兩個重要文件(jian)：《太陽系探(tan)索(suo)路線圖》和《天體(ti)生(sheng)物(wu)學(xue)戰(zhan)略2015》。這(zhe)兩項文件(jian)中全面論述了(le)探(tan)索(suo)太陽系以(yi)及(ji)探(tan)索(suo)地外生(sheng)命的目的和方法。

在(zai)《太陽(yang)(yang)系探索(suo)路線圖》中(zhong)明確(que)闡述了五個(ge)科學目標(biao)：太陽(yang)(yang)系的(de)行星(xing)(xing)和(he)小天(tian)體(ti)是(shi)如何起源(yuan)(yuan)的(de)？太陽(yang)(yang)系是(shi)如何演(yan)化到目前這般不同的(de)狀(zhuang)態(tai)的(de)？同在(zai)太陽(yang)(yang)系誕(dan)生，為什么(me)地(di)球、火星(xing)(xing)、金(jin)星(xing)(xing)和(he)水星(xing)(xing)現在(zai)的(de)狀(zhuang)態(tai)如此不同？導致生命(ming)起源(yuan)(yuan)的(de)太陽(yang)(yang)系特征是(shi)什么(me)？生命(ming)是(shi)如何在(zai)地(di)球上(shang)起源(yuan)(yuan)和(he)演(yan)化的(de)？在(zai)太陽(yang)(yang)系的(de)其(qi)他地(di)方也有(you)(you)生命(ming)嗎(ma)？太陽(yang)(yang)系環境(jing)中(zhong)有(you)(you)哪些會影響人類在(zai)太空生存的(de)災害和(he)源(yuan)(yuan)頭？

在(zai)國內外深空探測主(zhu)管(guan)部(bu)門的(de)(de)官(guan)方(fang)文件中(zhong)，從(cong)未提及向地外天體移民的(de)(de)意(yi)向。

既然不是為了(le)移民，為什(shen)么都(dou)要探索火星？

人類(lei)使用空(kong)間探測(ce)器進行火星探測(ce)的(de)(de)歷(li)史(shi)幾乎貫(guan)穿整(zheng)個人類(lei)航天史(shi)。幾乎就在人類(lei)剛(gang)剛(gang)有(you)能力掙脫地球(qiu)引力飛向太空(kong)的(de)(de)時候，第一個火星探測(ce)器也(ye)開(kai)始(shi)了(le)它的(de)(de)旅(lv)程(cheng)。最早期的(de)(de)探測(ce)器幾乎都失敗(bai)(bai)了(le)，而火星探測(ce)也(ye)就是在一次又一次的(de)(de)失敗(bai)(bai)中不斷前(qian)進。

從1964年“水手4號”火星探測(ce)器發(fa)射、1965年傳(chuan)回第一張火星表面照片開始，50多年時間里(li)，人(ren)類(lei)已先后開展了50余次火星探測(ce)。

雖然如此(ci)，就目前的(de)探(tan)測(ce)水平來看，各國都遠遠達不到(dao)對火星探(tan)測(ce)清晰明了的(de)程(cheng)度，更談不上(shang)是對火星上(shang)資源的(de)爭奪。

之(zhi)所以現在各國都爭相(xiang)進行火星探(tan)(tan)(tan)(tan)索(suo)，是因為相(xiang)比(bi)于其他(ta)太陽(yang)系(xi)內(nei)的星球，火星更(geng)(geng)具有(you)科(ke)學探(tan)(tan)(tan)(tan)索(suo)價(jia)值和條(tiao)件(jian)。火星離(li)地球比(bi)較近，我(wo)們(men)的探(tan)(tan)(tan)(tan)測器能(neng)夠到達。此(ci)外其他(ta)星球，如金星的條(tiao)件(jian)太過(guo)惡(e)劣，通(tong)過(guo)探(tan)(tan)(tan)(tan)測金星來(lai)搞清一些重大科(ke)學問題(ti)，技術難度也比(bi)較大。綜合(he)考量(liang)下來(lai)，火星探(tan)(tan)(tan)(tan)索(suo)的可行性更(geng)(geng)大，但絕(jue)不是要去移民火星。

從(cong)科學價值來看(kan)，火(huo)星(xing)能反映(ying)出很多(duo)問題，對人類(lei)了解地球(qiu)會有(you)幫助。比(bi)如(ru)為什(shen)么(me)同(tong)在太陽系，各個行(xing)星(xing)演化(hua)的(de)結果卻有(you)所不同(tong)？如(ru)果能找(zhao)(zhao)到何(he)種原(yuan)因導致各大行(xing)星(xing)演化(hua)結果的(de)不同(tong)，那(nei)么(me)我(wo)們就(jiu)能更好地了解地球(qiu)演化(hua)的(de)過(guo)去。我(wo)們通(tong)過(guo)對其他天體的(de)探測考察，能夠找(zhao)(zhao)到更多(duo)與地球(qiu)有(you)關(guan)的(de)答案。

火(huo)星表面有(you)(you)縱橫(heng)的(de)溝渠，或許(xu)火(huo)星過去(qu)表面也遍布河流、海(hai)洋。有(you)(you)水(shui)，就可(ke)能(neng)有(you)(you)生(sheng)(sheng)命；有(you)(you)生(sheng)(sheng)命，就有(you)(you)可(ke)能(neng)有(you)(you)智慧生(sheng)(sheng)命，有(you)(you)“火(huo)星人”。但(dan)是(shi)，為什么現在的(de)火(huo)星一片“死(si)寂”？是(shi)星球(qiu)本身(shen)的(de)變(bian)化還是(shi)“火(huo)星人”的(de)作(zuo)死(si)破(po)壞(huai)？如果真的(de)是(shi)這樣，地球(qiu)會不會重蹈(dao)覆轍(che)？這世界(jie)有(you)(you)太多秘密值得我們去(qu)探(tan)索。

▲火星河(he)流(liu)遺跡

仰望星(xing)空是為(wei)了更好(hao)的(de)腳踏(ta)實地，“天問(wen)一號”的(de)成功，不僅是我(wo)國科學(xue)技(ji)術界的(de)一大(da)勝利(li)，也(ye)將成為(wei)世界科學(xue)史(shi)的(de)一個里程碑。

參考：

[1] //3g.163.com/dy/article/GA1B2R520511D5H2.html?spss=adap_pc

[2]?//m.cnbeta.com/view/1127797.htm

[3]?//m.chinanews.com/wap/detail/zw/gn/2021/04-12/9452557.shtml

[4]?//www.bbc.com/zhongwen/simp/science-57126001

[5]?//www.bbc.com/ukchina/trad/53520022