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火星|“天问”升空：远赴火星，近观地球

专栏
探测火星的热情不只源于浪漫的“移民火星梦想” ， 更源于对地球本身的“居安思危” 。
“遂古之初 ， 谁传道之？上下未形 ， 何由考之？”两千多年前 ， 屈原一首《天问》 抒发了古人对宇宙万物的好奇和追问 。
两千多年后 ， 我国“天问一号”的升空 ， 则为这份“问卷”标注了当代科学的一种回答 。
7月23日12时41分 ， 我国首个火星探测器“天问一号”由长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场成功发射 。 升空后 ， 它将经历7个月左右的长途跋涉 ， 于2021年2月左右抵达火星 ， 进而变轨进入停泊轨道 ， 4月择机登陆 。
“天问一号”一次完成三重挑战
此前的7月20日 ， 阿联酋首个火星探测器“希望号”搭乘日本火箭发射升空 。 除了我国的“天问一号”之外 ， 美国“毅力”号火星车也蓄势待发 ， 于本月底发射 。
各国火星探测器“扎堆”发射 ， 主要原因就在于此时上车“又快捷又便宜” ， 打个简单的比方 ， 火星、地球都绕着大阳转 ， 就类似于两个人绕着操场跑圈 ， 一个人要把沙包丢给另一个人 ， 为了增加成功率以及省点力气 ， 就需要选择合适的方向、距离扔过去 。
火星和地球的会合周期约为26.3个月 ， 也就是每两年 ， 我们便可以与火星近距离“擦身而过” 。 这期间 ， 太阳、地球和火星基本在一条直线上 ， 地球和火星相对距离最近 ， 发射探测器的成本最经济 ， 这就是所谓的“窗口期” 。 2020年的火星窗口从7月中旬到8月中旬 ， 一旦错过就需要再等两年多 。
当然 ， 要把“天问一号”送到火星上 ， 可不像“丢沙包”那么容易 。 理论上火星和地球最近大约为5500万公里 。 虽然我们已经算准了最近距离 ， 但探测器实际的路程远大于5500万公里 。 探测器会被送入一个轨道 ， 通过多次变轨 ， 依靠抛物线的轨道逐渐靠近火星 ， 最后被火星的引力捕捉 ， 这种飞行轨道被称作“霍曼转移轨道” 。
此番 ， “天问一号”要一次性实现对火星的“环绕”“着陆”“巡视探测”三大任务 ， 这在世界航天史上是绝无仅有的 。 我国这次“一步到位” ， 非常有魄力 。
我国火星探测的基础 ， 是此前成功四次的探月工程 。 嫦娥一号环绕月球 ， 嫦娥二号不仅环月还探测了小行星 ， 嫦娥三号实现了月球正面登陆和月球车行驶 ， 嫦娥四号更实现了人类历史上航天器第一次登陆月球背面——所有这些都给“天问一号”火星探测任务奠定了坚实的基础 。
认识自己的“孪生兄弟” ， 才能更深入理解地球
早在1960年 ， 苏联便开始往火星派出探测器 ， 但以失败告终 。 至今 ， 人类已经实施火星探测活动达40多次 ， 但成功率不到50% 。 可以说 ， 除月球之外 ， 火星是最受关注的天体 ， 也是探测难度很大的一个天体 。
高难度并没有阻止各国的探测热情 。 这种热情不只源于浪漫的“移民火星梦想” ， 更源于对地球本身的“居安思危” 。
火星时常被看作是地球在太阳系中的“孪生兄弟” 。 火星不仅与地球一天的时间类似 ， 也同样是四季分明 ， 有高山、有峡谷 ， 还可以划分出热带、温带、寒带 。 自从2003年“机遇”号和“勇气”号登陆火星以来 ， 我们逐渐清楚火星过去不仅有水 ， 而且有大片河流、湖泊、海洋 。 未知的原因使得火星变成一片荒芜 。
看起来 ， 火星就仿佛是一个“垂垂老矣”的地球 。
因此 ， 探测火星不只是为人类寻找移居目标 ， 更可以借此了解地球的演化历史 ， 为保护地球的气候条件、维持人类社会可持续发展 ， 提供科学支撑 。
人类的生存并不仅仅取决于衣食住行、油盐酱醋 ， 更取决于阳光、空气、天空、海洋 。 我们作为具有高等智慧的物种 ， 必须有所准备 ， 必须居安思危 。 这就需要不断提升我们的技术和能力 ， 开展深空探测 ， 不断挖掘宇宙深处的秘密 。


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