北京時間 2020 年 7 月 23 日 12 時 41 分，海南文昌航天發射場，搭載著「天問一號」探測器的長徵五號遙四運載火箭成功發射，我國首個火星探測任務順利開啟！
集軌道飛行器、著陸器、火星漫遊車於一身的「天問一號」，按計劃將在約 7 個月後到達神秘的紅色星球，我國將向著全球第三個降落在紅色星球的國家這一目標前進。
由於公轉的原因，當前正值火星探測窗口期，火星到地球的直線距離最短，因而探測火星所需時間短、所攜燃料少、成本也更低。
面對這個錯過要等 26 個月的火星探測良機，阿聯沿軌道巡航的「希望號」火星探測器已於本周一順利發射，而美國「毅力號」火星車暫定於本月 30 日發射。
作為本輪火星探測競賽第二位出場的選手，總重約 5 噸的「天問一號」作為世界領先探測器之一，設計更為獨特，包括：
一架軌道飛行器，置有探測火星地形地貌、巖石分布和氣候變化的 7 臺科學儀器；在火星車探測期間還將作為通信中繼器；
一個著陸器，將完成進入大氣減速下降、落火、延伸坡道等一系列動作，以便火星車駛向火星表面；
一輛火星漫遊車，置有 6 臺科學儀器，將探測火星地下土壤分布和成分，並探究地下水是否有分布。
三部分中，最值得關注的是火星漫遊車，這也是中國首輛火星車，將對火星進行全方位的探測。
火星車重量約 240 公斤，為「毅力號」的四分之一，以太陽能電池為動力，設計壽命 90 天，但可正常使用 2-3 年。其頂端有避障的全景相機和可識別礦物質成分的多光譜相機，另配有 4 個太陽能電池板、探測雷達、磁場探測儀和氣象測量儀。
就在昨日，「天問一號」1:1 火星車正式對外發布，其徵名工作也已面向全世界展開。
整體上，「天問一路」探火的主要目的在於——採集火星影像、探測表面物質及構成、內部地質結構、火星氣象與環境等。
探測器「問天」，主要有三步，首先是軌道飛行器環繞火星探測。
接著，著陸器將軟著陸並進行定點探測，預計將於 2021 年 4 月 23 日登陸。
最後，火星車將開始為期 90 餘天的非定點巡視探測。
可見，這一任務將一次性完成「繞-落-巡」三步，其意義非凡——按計劃，這將是全球首次探測火星就實現軟著陸的任務。若任務順利完成，中國必將躋身太空探索領域領先者之列。
與此同時，此次搭載「天問一號」探測器升空的長徵五號遙四運載火箭實力也不容小覷。
長徵五號遙四運載火箭體型巨大，長約 57 米，起飛重量約 870 噸，箭體直徑 5 米，而此前我國現役火箭箭體直徑最大的僅有 3.35 米。
而作為我國現役運載能力最強的火箭，其起飛推力超過 1000 噸、運載能力近 25 噸，將我國現役火箭的運載能力提升了 2.5 倍。
火星探測本就是航天領域的一大難點，完成「天問一號」任務的火箭也非長徵五號遙四運載火箭莫屬。
今天，「胖五」再次出徵，也創下了兩個首次：
長徵五號系列運載火箭首次應用性發射；
我國運載火箭首次執行地球-火星轉移軌道發射任務。
此外值得一提的是，火星探測任務對於測控通信系統而言也是一大考驗。基於此，「天問一號」將使用我國獨立的深空網，而西安衛星測控中心喀什深空站、佳木斯深空站將提供全程測控支持。
雷鋒網(公眾號：雷鋒網)了解到，上述兩大深空站已攜手完成包括嫦娥三號、嫦娥四號等在內的多次測控任務。
早在戰國時期，火星在人們心中就頗具神秘感。
正所謂「熒熒火光，離離亂惑」，火星被古人稱為「熒惑」，被認為是戰爭、死亡的代表。
千百年來，人們對這顆紅色星球的好奇心從未消失，但火星探測絕非一蹴而就，直到 4 年前，中國火星探測計劃才正式提上日程。
2016 年 1 月 11 日，中國火星探測任務正式立項，在 2020 年左右發射一顆火星探測器的想法埋下了種子。
經三年努力，2019 年 10 月 11 日，中國火星探測器亮相。一個月後，中國火星探測任務也首次公開。
2020 年 4 月 24 日，中國行星探測任務被命名為「天問」，首次火星探測任務被命名為「天問一號」。
這之後，「天問一號」任務進入最後的準備階段，等待 26個月一遇的「探火」良機。
儘管航天人為了確保我國首次火星探測任務順利完成，在前期盡全力攻堅克難，但火箭成功發射僅意味著第一步成功邁出，一切才剛剛開始。
可以說，這次任務「持續時間長、風險環節多、實施難度大」，面臨的挑戰是前所未有的。畢竟，一次性實現「繞-落-巡」三大任務，這在世界航天史上還是首次。
此次任務之難，主要在於以下幾個層面。
其一，即便在窗口期，火星也依舊是一顆遙遠的星球，探測器攜帶有限燃料出遠門，為探測器飛行軌道的精密設計提了很高的要求。
其二，若探測器經過 6-7 個月漫漫旅途後順利進入火星軌道，能否被火星捕獲也是一大難點，切入點的遠近直接關係到探測器是被捕獲、掠過火星還是墜毀。
其三，整個任務最大的挑戰便是如何成功著陸火星。探測器將 4.8km/s 的速度降到 0，需要 7 分鐘左右，而這個過程也常被稱為「恐怖 7 分鐘」。何時減速、進入大氣的姿態與角度如何，都需要精準控制，但鑑於人類對火星的認知不足，加之地火之間單程無線電信號的延時問題，依靠地面指揮實屬不易。
對此，北京航天飛行控制中心首次火星探測任務型號總師崔曉峰曾表示：
在世界上現有的 40 餘次火星探測任務中，能夠安全度過這 7 分鐘的僅有 9 次。
需要說明的一點是，自上世紀 60 年代以來，探測火星幾乎貫穿著整個人類航天史，但直到今天，全球範圍內火星探測任務成功率還不足五成。
1960 年 10 月，前蘇聯連發史上首枚、第二枚探測器「火星 1A 號」和「火星 1B 號」，卻連地球軌道都未到達。
此後，前蘇聯和美國的探測器或發射失敗、或與地面失去通信聯繫、或被燒毀，多次嘗試均以失敗告終。
1964 年，失敗魔咒首次被打破。12 月 28 日發射的美國「水手 4 號」，於 7 個月後終於在距火星表面 9800 千米的上空掠過火星，向地球發回 21 張照片，這也是史上首個成功到達火星並發回數據的探測器。
1970 年代，火星探測器（美國「水手 9 號」）才首次進入環繞火星軌道。
此後，日本、歐洲航天局、印度紛紛加入火星探測的隊伍，加上本周一發射的阿聯「希望號」，人類向火星發射太空飛行器已有 47 次。
然而，截止目前，有 11 次任務連地球引力範圍都沒出，而在成功前往火星的 35 次任務中，就有 5 次中途失聯。
既然探測火星困難重重，那麼挑戰這一任務的原因何在？
在好萊塢科幻片《火星救援》中，太空人馬克遭遇風暴，被迫成為了「火星上的魯濱遜」。為了活下去，曾是植物學家的馬克開始自製肥料，在火星上種土豆。
究竟能否在火星上種土豆，雖然這個問題對於還未登上過火星的人類來講還是個謎，但人類移民火星的美好設想一直存在。
科學界較為一致的看法是，如果人類未來要星際移民，火星將是太陽系中最值得研究的一個星球。
地球與火星幾乎都於大約 45 億年前形成。作為太陽系從內向外數的第四顆行星，火星是太陽系中自然環境最接近地球的星球，組成成分相同，自轉軸傾角、自轉周期與地球相近（一個火星日約為 24 小時 39 分），也存在四季變化。
值得一提的是，火星並非「火球」，由於土壤富含氧化鐵，其表面呈現紅色，但實際上溫度極低，火星表面溫度白天為零下 5 攝氏度，夜晚則可達到零下 87 攝氏度。
而火星表面的氧化鐵土壤正是經風和水的雙重侵蝕產生，也就是說，曾經的火星上存在著大量水和大氣。
雖然如今的火星是一顆沙漠行星，表面多是沙丘和礫石，大氣中主要是二氧化碳，塵暴頻發，但其重力約為地球的五分之二、大氣稀薄且存在液態水痕跡，因此改造後有望成為人類移民的首選星球。
縱使未來移民難以實現，研究這顆神秘的星球，也將讓我們對地球、太陽系、乃至宇宙更為了解。
我國行星探測任務以「天問」為名，正是寓意著探求科學真理徵途漫漫。
日月安屬？列星安陳？
古有屈原向世間事物發出百餘問，今有中國「天問一號」向火星出發。
讓我們祝福中國航天，靜候「天問」佳音。
引用來源：
https://weibo.com/u/6528178851
https://www.ithome.com/0/499/138.htm
https://xw.qq.com/cmsid/20200717A0JNR700
https://tech.sina.com.cn/d/2020-07-22/doc-iivhvpwx6769885.shtml
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