中央紀委國家監委網站 劉廷飛報導 7月23日12時41分，我國在中國文昌航天發射場，用長徵五號遙四運載火箭成功發射首次火星探測任務天問一號探測器，火箭飛行約2167秒後，成功將探測器送入預定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國行星探測第一步。
接下來，「天問一號」將經過地火轉移段、火星捕獲段、離軌著陸段、中繼通信段及科學探測段，飛行超過4億公裡，過五關斬六將，預計明年2月份最終抵達火星並開展科學探測任務。如果順利實施，我國將一次性實現火星環繞、著陸和巡視探測「三步走」，完成前無古人的創舉。
必須一次成功的「太空剎車」和「恐怖7分鐘」
據航天科技集團五院深空探測領域專家介紹，「天問一號」火星探測器由該院抓總研製，分為環繞器與著陸巡視器兩部分，其中著陸巡視器又由進入艙和火星車組成。進入艙完成火星進入、下降和著陸任務，火星車配置6種科學載荷，在著陸區開展巡視探測。
探測器在地火轉移軌道上經歷約7個月的飛行，在地面測控系統的支持下，經過4次中途修正和1次深空機動修正飛行路徑，逐漸飛近火星，在近火點實施制動，被火星捕獲，成為火星的人造衛星。
火星捕獲是火星探測任務中技術風險最高、最為關鍵的環節之一，在火星探測器從地球飛向火星的過程中，能夠被火星引力所捕獲形成環繞軌道的機會只有一次。
據五院深空探測領域專家介紹，此時探測器相對於火星的速度約為4-5千米/秒。就像兩輛高速行駛的汽車，只有前進方向一致、相對速度為零時，才能並駕齊驅。因此，探測器在接近火星後，必須把握住唯一的機會，利用自身攜帶的推進劑點火減速，最終實現被火星的捕獲。
我國本次火星探測任務捕獲時，探測器距離火星最近僅400千米，稍有偏差就會撞擊火星或飛離，因此，捕獲的成敗就成為了火星探測任務成敗的關鍵。
探測器進入火星捕獲軌道後，經過軌道調整進入停泊軌道並運行約75天，完成著陸巡視器預選落區的預探測和進入點位置調整動作。在確認滿足著陸條件要求後，將進行降軌控制，著陸巡視器與環繞器分離。分離結束後，著陸巡視器進行火星大氣進入段的飛行，火星環繞器則進行升軌機動，返回到停泊軌道，下一步進入中繼軌道。
著陸巡視器在進入、下降與著陸過程中，要在數分鐘內將時速從近2萬千米降低到零，也就是著名的「恐怖7分鐘」。這過程中電磁信號是完全被屏蔽掉的，要完全依靠著陸器的自身本事。中國科學院空間應用工程與技術中心研究員張偉表示，這需要融合多種減速手段才能實現，包括氣動外形、降落傘和反推等，也需要自主導航控制技術來保證。
全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩說，每個環節都必須精準無誤，其難度不亞於「在巴黎打一個高爾夫球要落到東京的一個洞裡」。
如果前面一切順利，著陸巡視器終於在火星上落了腳，但想要順利開展工作也並非易事。龐之浩表示，火星上的沙塵暴很大，是地球上12級颱風造成影響的6倍，這些飛沙會覆蓋火星車的太陽能電池板，致使其無法正常工作。歷史上，美國第一代和第二代火星車都是受沙塵暴影響而停止工作的。
「這就需要充分提高能源的利用率，包括高效太陽能電池技術及高效蓄電池技術，提高能源系統功率質量比。」龐之浩說。國家航天局探月與航天工程中心副主任劉彤傑介紹，火星車比「玉兔」多一對電池板，可以根據太陽光調整帆板角度，能源轉換效率更高。
據悉，火星車設計壽命3個火星月，相當於92個地球日，其間環繞器在中繼軌道為火星車提供通訊支持，並開展科學探測。火星車工作結束後，環繞器將進入科學探測軌道，並在該軌道上繼續運行1個火星年，執行火星全球遙感探測任務。
打「移動靶」的「胖五」
此次長徵五號遙四火箭成功將「天問一號」送入預定軌道，是長徵五號系列運載火箭的第五次發射任務，也是首次執行應用性發射任務。此前，長徵五號遙三和長徵五號B遙一火箭連續發射成功，標誌著長徵五號火箭關鍵技術瓶頸已經完全攻克，火箭各系統的正確性、協調性得到了充分驗證，火箭可靠性水平進一步提升。
「此次執行應用性發射任務，意味著長徵五號火箭正式開始『服役』，進入工程應用階段」，航天科技集團一院長徵五號火箭總指揮王珏說。
長徵五號運載火箭芯級直徑達5米，捆綁4個3.35米助推器，起飛推力超過1000噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸的運載能力，肩負著我國火星探測工程、探月三期工程和載人空間站工程等大型載荷和深空探測任務載荷的發射任務。
「此次發射火星探測器，是長徵五號火箭第一次達到並超過第二宇宙速度，飛出了我國運載火箭的最快速度」，航天科技集團一院長徵五號火箭總設計師李東介紹。根據發射任務要求，長徵五號遙四火箭將託舉「天問一號」火星探測器加速到超過11.2千米/秒的「逃逸速度」，將探測器送入地火轉移軌道，開啟奔向火星的旅程。
此次發射的「天問一號」火星探測器重量接近5噸，比「嫦娥四號」月球探測器重了一噸多，是目前我國發射的重量最重的深空探測器。最大的重量、最快的速度，對火箭運載能力提出極高要求。
「依靠長徵五號火箭強大的運載能力，我國行星探測之旅將站上一個新的起點，通過一次發射，實現對火星的『繞、落、巡』三項目標，是起點很高、『含金量』十足的『第一次』，將使我國深空探測的腳步從月球邁向行星，正式開啟行星探測時代」。航天科技集團一院黨委書記、長徵五號火箭第一總指揮李明華介紹到。
對於一般的發射任務，一個發射窗口只需要設計一條火箭發射軌道。由於地球、火星與太陽的位置時刻都在變化，長徵五號火箭在窗口期內不同時刻的發射軌道也會有所差別，相當於打「移動靶」。
「為了讓探測器更精確的入軌，對火箭發射軌道進行了精細化的『窄窗口多軌道』設計，將每天30分鐘的窗口細分成3段，分別設計軌道，火箭根據發射時間自動選擇一條軌道。在整個窗口期內一共設計了42條不同的發射軌道」，李東介紹到。這在中國航天的發射歷史上是絕無僅有的，創造了單次發射軌道設計數量的新紀錄。
「這次發射還首次實現了發射軌道的自動切換，火箭可自動比對時間，自動切換軌道」。航天科技集團一院長徵五號火箭副總設計師婁路亮說。
火星探測器的發射窗口，每26個月才出現一次，對於長徵五號遙四火箭的發射，面前只有成功這一個選項。
長五的飛行時序動作達到2200多個，箭上設備數千臺，元器件數十萬件，是我國現有火箭最複雜的，要確保任務完成，每次發射都面臨著巨大的壓力和挑戰。相較於前幾次發射，這次發射窗口期也是最短的，海南七八月份天氣最熱，尤其是在中午發射時間氣溫最高，給低溫火箭帶來「冰火兩重天」的嚴峻考驗。
長五B火箭今年5月5日首飛成功後，距離長五遙四火箭發射火星探測器只有兩個多月，這意味著，發射平臺和地面支持系統的恢復時間要在原來已縮減基礎上再壓縮30%以上。
5月的海南，平均氣溫高達32℃，溼度在80%以上。地面設備恢復作業在沒有任何遮擋的戶外進行，隊員們衣服早已被汗水溼透，沒有人顧得上酷暑，都在爭分奪秒和時間賽跑。他們當中，大部分人自長五B火箭首飛任務開始，就在發射場工作，已經連續奮戰了110多天。
所有的團隊，都在以這種顧全大局、全力以赴的狀態在工作。「今年的航天日前夕，習近平總書記給參與東方紅一號任務的老科學家回信，勉勵新時代航天工作者『敢於戰勝一切艱難險阻，勇於攀登航天科技高峰』，長徵五號研製團隊就是這樣不畏艱難的隊伍，團隊中的每一個人都是真正的強者」。李明華說。
勇闖「探測器墳場」
探測火星是人類太空飛行中最具挑戰性的壯舉之一。有數據顯示，自1960年到今年7月初，人類已實施火星探測活動達44次，但成功和部分成功的任務僅有24次，其中著陸任務17次，成功僅8次。在業界，火星被稱為「探測器墳場」，其探測難度可想而知。
火星探測是涉及眾多高新技術領域的系統工程，是一個國家科技實力和創新能力的重要體現。「在國際競爭日趨激烈的今天，火星探測已成為目前及未來很長一段時期國際航天大國競爭的主要『競技場』。」 張偉說。
國際火星探測始於20世紀60年代，90年代迎來又一高潮，相關科研任務進行得如火如荼，「探火」大軍日益壯大。截至目前，已實施的火星探測任務中，其中美國20餘次，已有4架探測器登陸火星，第5架火星車「毅力號」蓄勢待發。蘇聯/俄羅斯緊隨其後，日本、歐空局和印度也分別進行過「探火」任務，阿聯在今年7月也發射了火星探測器。
在中國航天科技集團五院深空探測和空間科學首席科學家、中國科學院院士葉培建看來，我國首次火星探測任務實為「彎道超車」。我國於2010年開展月球以遠深空探測發展規劃和實施方案論證，經過三輪迭代和深化，於2016年正式立項實施火星探測。我國首次火星探測任務起步雖晚，但起點高、跨越大，從立項伊始就瞄準當前世界先進水平確定任務目標，明確提出在國際上首次通過一次發射，完成「繞、落、巡」三大任務。如果這一目標能夠順利實現，我國將成為世界上第二個獨立掌握火星著陸巡視探測技術的國家，意味著中國一次走完了此前蘇聯和美國用幾十年走過的歷程。
一舉多得的背後，是複雜的技術和較高的風險，國際上也鮮有先例。美國海盜1號、海盜2號火星探測器曾通過一次發射實現了環繞、著陸兩種探測目標；歐洲也曾進行過類似的嘗試，但並未成功，只實現了「一舉一得」。
我國想要在首次火星探測任務中就克服這一艱難過程，並讓火星車在「火」面持續工作3個月，所面臨的挑戰亦如可能獲得的成就一樣，都是前所未有的。
但是，挑戰高難度對中國航天人而言並不奇怪，中國的航天精神有這麼幾句話:「自力更生，艱苦奮鬥，大力協同，無私奉獻，嚴謹務實，勇於攀登。」「天問一號」火星探測任務不僅對推動我國突破深空探測基礎關鍵技術具有巨大推動作用，同時也使我國實現了由月球探測到火星探測的巨大科技跨越，對於進一步推動我國航天技術發展、帶動我國基礎領域、高新領域及前沿領域的科技進步具有深遠意義。
美國《科學》雜誌近日發表文章稱，「天問一號」是中國行星探測的首次任務，也將是中國航天走向更遠深空的裡程碑工程，火星探索任務將使中國躋身世界太空領導者之列。「如果中國首次獨立探索火星成功著陸，中國將躋身太空精英強國的行列，」美國康奈爾大學航空航天工程師梅森佩克表示。
除了「天問一號」任務外，按照計劃，長徵五號遙五火箭也將在今年實施發射，將「嫦娥五號」探測器送入地月轉移軌道，完成我國首次月球採樣返回任務。將來我國還會建立屬於自己的近地載人空間站，預計在2030年前後或實施火星採樣返回、小行星探測、木星系等探測。對宇宙的探索充滿著很多未知危險，我們的探索腳步將永不停息！