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成都商报红星新闻“天问一号”这一趟火星之旅是为了什么？这是中国深空探测的新起点


“日月安属？列星安陈？”
两千多年前 ， 诗人屈原的长诗《天问》 ， 展现出了我国先辈对宇宙洪荒、天地自然的思索与探寻之心 。 如今 ， 随着现代天文技术的进步 ， 浩瀚宇宙的神秘面纱正一层层被揭开 。
中国60多年航天事业的发展 ， 探月工程“五战五捷”的积累之下 ， 2016年1月 ， 中国批准立项了自主执行火星探测的任务 。 到2020年4月24日（中国航天日） ， 中国行星探测任务被正式命名为“天问系列” 。 这一系列决定 ， 彻底打开了我国首次“火星旅行”以及未来探索更多行星的局面 。
7月23日12时41分 ， “天问一号”在海南文昌航天发射场点火启程 。 它前往的目的地 ， 正是距离地球5500多万公里、最远距离达到4亿公里 ， 被称为地球“姊妹星”的火星 。 而本次“探火”任务的进行 ， 也将成为我国进行更多行星探测的起点 ， 拉开中国航天向更遥远深空求索的序幕 。
“天问一号”的成功发射 ， 只是走出了万里长征第一步 。 根据目前的计划 ， 火星探测器将于2021年2月11日前后进入环绕火星运行的轨道 ， 并于2021年4月23日通过着陆器降落火星车到火星表面 ， 进行设计寿命90天的探索工作 。
“这是我国航天史上新的里程碑 。 因为作为脱离地球引力场的深空探测 ， 这是中国的第一次 。 ”北京大学地球与空间科学学院教授焦维新告诉红星新闻采访人员 。
成都商报红星新闻“天问一号”这一趟火星之旅是为了什么？这是中国深空探测的新起点
本文插图
“天问一号”在海南文昌发射
“天问一号”首开中国火星探测
一次性完成“绕、着、巡”三大任务有多难？
现代天文学崛起后 ， 人类一直行进在通往火星的道路上 。
从1964年“水手4号”火星探测器发射 ， 1965年回传第一张火星表面照片开始 ， 50多年时间里 ， 人类已先后开展了约50次火星探测 。 但与其他国家的火星探测不同 ， “天问一号”将三步并作一步走 ， 计划通过一次发射 ， 实现“绕、着、巡”（火星环绕、着陆和巡视探测）三大任务 ， 而这在国际上尚属首次 。 此前美国海盗1号、海盗2号火星探测器 ， 也仅仅是通过一次发射实现了环绕、着陆两种探测目标 。
“比如其他国家过去进行的火星探测 ， 若要完成这三项任务 ， 可能需要分三次进行发射 。 按照每26个月出现一次探测窗口期 ， 这三个步骤耗时很长 。 ”焦维新向红星新闻采访人员解释 ， 如果三个项目每次都单独发送 ， 那么每次都能单独解决相应的问题 。 但如果一次性完成 ， 就需要在短时间内一次性解决三个步骤可能遇到的所有问题 。
而之所以“天问一号”要在一次发射中完成三项任务 ， 焦维新认为 ， 这样可以大大节省“探火”的时间和燃料成本 。 但不可否认的是 ， 这三项举措在落实上 ， 每一步都面临重重障碍 。
焦维新解释称：首先是“绕” ， 这一环节主要依靠火星轨道器 ， 它要求“天问一号”在接近火星时 ， 速度必须从每秒3公里 ， 减速到每秒1公里 。 如果速度不减下来 ， 很可能会被吸入太阳系 ， 如日本此前发射的轨道器 ， 在该环节就出现过问题 。 但如果速度降得太快 ， 轨道器又有可能直接撞击火星 。 此外 ， 若减速过程发生在火星背面 ， 那么又可能导致地球在20～30分钟收不到从火星发回的任何信号 。
接着是“着” ， 即保证火星车顺利着陆火星 ， 包括此次美国将要发送的“毅力号” ， 也只是专门向火星发送火星车 。 但着陆过程同样面临巨大挑战 ， 因为着陆器需要在极快的速度下穿过大气层 ， 此时温度迅速上升 ， 且阻力巨大 。 此过程中 ， 需要在火星车前部降温后 ， 抛掉热防护罩 ， 接着打开巨大的降落伞继续减速；下降到一定高度后 ， 就要抛掉降落伞 ， 打开反冲发动机 ， 直到距离火星表面100米左右 ， 才能进行准确着陆 。


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