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火星|中国“天问”出征，跨越4亿公里的探索

中国首次火星探测任务如果圆满完成 ， 无疑是中国航天的一个里程碑时刻 ， 代表中国航天技术将过去数十年的差距补了上来 。
7月23日12时41分 ， 中国首次火星探测任务“天问一号”探测器搭乘着长征五号遥四运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空 ， 经过半个多小时的飞行后 ， 探测器成功进入预定轨道 ， 开启了漫长的火星之旅 。
“天问一号”的成功发射 ， 拉开了中国航天事业的新篇章 。 事实上 ， “天问一号”并不是中国第一颗火星探测器 ， 早在2011年11月9日 ， 中国研制的“萤火一号”火星探测器曾搭载俄罗斯的火箭飞往火星 ， 但遗憾的是 ， 该发射任务以失败告终 。
随后 ， 中国的火星探测沉寂多年 ， 直至2016年1月 ， 中国首次火星探测任务得到国家批准立项 ， 今年4月 ， 国家航天局宣布将我国火星探测任务命名为“天问” ， 这才有了今天的“天问一号”飞天 。 而与“萤火一号”相比 ， “天问一号”的意义将更加重大 ， 因为它是中国自主发射的首颗火星探测器 。
按照规划 ， ”天问一号“将通过一次发射任务便实现火星的环绕、着陆和巡视 。 如果成功 ， 中国也将成为继美国之后 ， 第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家 。
人类对火星的探测起步于20世纪60年代 ， 截至目前共实施了44次活动（2020年7月20日发射的阿联酋希望号火星探测器正在飞行途中） ， 其中 ， 美国21次 ， 苏联/俄罗斯19次 ， 日本1次 ， 欧洲空间局2次 ， 印度1次 。 在所有的任务当中 ， 完全成功或部分成功的只有23次 ， 成功率刚刚过半 ， 因此 ， 火星也被称作是“探测器坟场” 。
可即便如此 ， 人类对火星探索的脚步却从未停止 。 这是因为在太阳系中 ， 火星是距离地球较近且自然环境与地球最为类似的行星 ， 所以它也成为人类走出地月系统开展深空探测的首选目标 。
不仅如此 ， 近年来在火星上取得的一系列重大发现 ， 也更加坚定了人类前往火星的信念 。 比如人类发现了火星表面存在液态水、远古湖泊以及极光现象等 。 2018年 ， 欧洲空间局的“火星快车（Mars Express）”更是在火星上发现了疑似地下水湖 ， 这大大增加了火星存在更多水乃至生命的可能性 。
面对如此精彩的火星 ， 中国航天自然也不会缺席 。 “天问”的名字源于屈原长诗《天问》 ， 这首诗表达了屈原追求真理的探索精神 ， 而这 ， 也与中国深空探测系列任务的精神不谋而合 。
但是 ， 火星探测之路任重道远 ， 眼下的成功发射 ， 只能代表“天问一号”的火星之旅顺利开启 ， 接下来 ， “天问一号”在成功着陆火星之前 ， 还有更多高风险的任务需要完成 。
火星的诱惑
与月球相比 ， 火星距离地球过于遥远 。 月球与地球的距离约在36至40万公里之间 ， 而火星距离地球约在5600万至4亿公里之间 ， 地火最远距离约为地月距离的1000倍 。
一位航天领域专家告诉21世纪经济报道采访人员 ， 遥远的距离 ， 给火星探测带来了诸多全新的挑战 ， 首先是在发射窗口方面 ， 理论上月球探测每个月都有发射机会 ， 而火星探测每26个月才出现一次发射机会 。
其次 ， 是地球与火星之间的无线电信号传输时延最长可达23分钟 ， 而地球和月球之间的时延仅有数秒 ， 这种差异对天地测控通信能力和探测器自主运行能力都提出了更高的要求 。 此外 ， 因为火星距离太阳比地球和月球都更远 ， 这使得火星探测器还要考虑能源获取及热控方面的问题 。
显然 ， 与月球探测相比 ， 火星探测的难度要提升好几个量级 。 而对中国来说 ， “天问一号”还要一步实现“绕、落、巡”三大任务 ， 在此之前 ， 还没有国家实现过这一壮举 ， 所以 ， “天问一号”的任务难度是难上加难 。
火星探测任务可分为发射、巡航、进入下降和着陆、表面操作四个阶段 。 其中 ， 进入下降和着陆阶段是风险最大的环节 。


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