新浪科技综合■2020火星赛季开启，中国“天问一号”即将启程新浪科技综合2020-07-23 11:14:180阅
来源：中国国家地理
火星是离地球最近的一颗行星
也是人类迄今所知和地球最相似的一个星球
被称为地球的“红色邻居”
比起动辄几百度高温的金星和水星
气态表面的木星和土星
以及冰冷阴暗的天王星和海王星
火星是最接近地球的“优良”环境
有数据显示 ， 自1960年以来
人类的火星探测项目完全成功率仅有43%
其余都出现探测器撞毁、失灵或失踪等状况
2020年7月17日
长征五号遥四运载火箭已垂直转运至发射区
计划于7月下旬~8月上旬
择机实施我国首次火星探测任务
中 国 行 星 探 测 任 务
中国行星探测任务被命名为“天问系列”
象征“揽星九天”的任务标识
展示了独特字母“C”的形象
汇聚了中国行星探测（China）、
国际合作精神（Cooperation）、
深空探测进入太空的能力（C3）等多重含义
而首次火星探测任务被命名为“天问一号”
这个名称源于屈原长诗《天问》
意为从古至今中华民族对真理追求的坚韧与执着
也表示探求科学真理征途漫漫
追求科技创新永无止境
实际上 ， 我国在2011年
就曾向火星发射探测器——萤火一号
但当时我国的发射能力有限
因此需要搭载俄罗斯“天顶号”运载火箭
2011年11月9日 ， “天顶号”运载火箭
在哈萨克斯坦拜科努尔发射场点火发射
但进入太空后 ， 由于未能按计划变轨
无法按照原计划将“萤火一号”送进火星轨道
此次火星探测以失败告终
但这一次 ， “天问一号”将搭载
长征五号遥四火箭升空 ， 也就是“胖五”
2020.7.17
7月17日 ， 长征五号遥四运载火箭
已经在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试
垂直转运至发射区
计划于7月下旬到8月上旬择机实施
中国首次火星探测任务 ， 发射“天问一号”探测器
探测火星的窗口期
今年计划发射的火星探测器
除了ExoMars二期任务宣布延期外
阿联酋的希望号已于7月20号率先出发
中国的天问一号
NASA的毅力号与机智号都将如约起航
将发射的日期都选在了今年的7~8月
是因为火星和地球几乎在同一轨道面绕太阳公转
但相对于火星而言
地球处在太阳系较内侧位置
与太阳平均距离约为1.5亿千米
火星距离太阳要远一些 ， 大约是2.3亿千米
按照开普勒定律：
行星离太阳越远 ， 运动速度就越慢
最终环绕太阳的轨道周期也就越长
地球的公转周期约为365天
火星的公转周期约为687天
所以 ， 每隔大约780天才能和火星最接近一次
这段时间叫做会合周期 ， 大约是26个月
就像两个人跑步 ， 内圈跑得较快的人超了外侧较慢的人1圈 。
而今年的7~8月正是这个发射的窗口期
在这一时刻前后从地球发射火星探测器
可以尽量减少这趟旅程的时间以及携带的燃料
这样才能携带更多探测的仪器
但探测器并不是在地球和火星精确会合时发射
也不是沿着直线去往火星
而是提前出发 ， 大概经过6个半月的时间
到达火星的轨道 ， 这时火星也刚好经过这里
然后探测器才可能降落到火星上
这种大椭圆飞行轨道 ， 也叫做霍曼转移轨道
“天问一号”的三项任务
本次火星探测任务的主角——“天问一号”
将一次性完成
火星环绕、着陆和巡视探测三项任务
结构如下图
主要由环绕器和着陆巡视器组成
着陆巡视器又分为进入舱和火星车
当运行到指定的进入窗口后
探测器进行降轨控制 ， 释放着陆巡视器
环绕器则进行升轨控制 ， 进入中继通信轨道
为火星车提供中继通信链路
并开展环绕科学探测
着陆巡视器与环绕器分离后
进入火星大气
通过伞降和反推发动机的减速方式
软着陆于火星表面
火星车从着陆平台上分离以后
就可以在火星表面开展工作了
其中最大的难点在于“恐怖7分钟”
即：再入、下降与着陆过程中
要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到零
需要融合气动外形、降落伞、发动机、
多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆
天问一号在地球上进行降落测试
且火星表面气候变化剧烈 ， 经常发生沙尘暴
一弥漫起来 ， 根本看不清火星的表面
这也给着陆器的着陆等造成了很多困难
科学家也曾明确表示：
“如果降落伞失败 ， 那将是全盘的失败”
因此 ， 这个大概持续7分钟左右的着陆
是整个任务的关键部分
如果一切按照计划顺利进行
“天问一号”探测器将完成包括
火星表面物质组成、形貌与地质构造特征等
在内的六项科学目标
并且饱览火星上那些奇特的景观
火 星 上 的 景 色
奥 林 帕 斯 火 山
火星表面有规模庞大的火山群
它的最高峰奥林帕斯火山
就是目前在太阳系中发现的最高的单体火山
奥林帕斯火山的面积和法国差不多大
高约21千米 ， 比珠穆朗玛峰的2倍还高
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