出發，目標火星！「天問一號」還要跨過幾道生死之關？

天問一號已經出發了，從海南文昌101號工位！關於天問一號和它的火星車各種相關已經被鋪天蓋地的科普過了，今天就簡單說說從地球到火星，天問一號到底要跨過幾個生死之關？

天問一號的如何到達火星？

探測器進入近地軌道應該是最稀鬆平常的故事了，畢竟從發射了那麼多次，近地軌道還是最容易實現的，但這是萬裡長徵的第一步而已，第二步就是從近地軌道轉到地火轉移軌道，上一次螢火一號就是搭載在俄羅斯的「福布斯·土壤號」上在地火轉移軌道上點火失敗，最終墜入太平洋！

這是天問一號第一個坎，而且火星在它的軌道上不斷的運動，我們無法瞄準它現在的位置，而是要計算出它在明年二月份時的火星位置，當天問一號趕到那裡時，火星也剛好到達！

不過好在是天問一號並不是出膛的子彈，而是可以持續調整，假如在半路上發現天問一號跑偏了，到達的預計交匯點可能與火星失之交臂，那麼趕緊啟動調整方案，看是加速還是減速或者調整軌跡，使之與火星回合！

歷史上有很多在探測器在即將到達火星時失敗，比如1992年美國的「火星觀測者號」，切入火星軌道失敗，探測器失聯！1998年NASA的「火星氣候衛星」，切入火星軌道角度太大，直接在大氣層中燒毀。1998年日本「希望號」火星探測器，由於途中軌道誤差太大，調整中燃料消耗過大，抵達火星前燃料就已經消耗殆盡，軌道不理想，試圖在環日後重新進入火星軌道，但未能如願，最終失敗！

因此精準控制，減速切入火星軌道，是「天問一號」的第二個坎！

天問一號如何著陸？火星車有哪些難度

進入了火星軌道，「天問一號」就完事大吉了嗎？應該說到這裡任務完成了三分之一，為什麼說只有三分之一呢？因為「天問一號」的任務包含了繞、落、巡三個，而跨越了上億千米到達了火星軌道，不過是完成了繞這個任務而已！

接下來的任務則是落，這是第三個坎，登陸月球嫦娥三號和四號已經操作過兩次，但火星登陸則完全懵逼，NASA登陸過好多次，但沒人會告訴我們怎麼做，完全就是摸石頭過河，好在是有人已經摸過石頭了！看看哪幾塊石頭可以扶個手，但水深水淺完全不知道啊！

天問一號著陸器選的是超音速開傘、動力減速、懸停選址、降落的整個流程，被稱為恐怖7分鐘，登陸火星的探測器中能成功穿越火星大氣層的大概只有一半多點，看來希望還是有的，但挑戰極大！比如超音速開傘，與最後的懸停選址，因為火星和地球存在極大的通信延遲，所以「天問一號」只能自己想辦法！萬一落下位置選址不對，一旦傾倒就沒有機會啦！

登陸火星，完成了2/3，已經勝利在望了，當然剩下最後關鍵，火星車從著陸器上歡歡駛離，中國人的火星車正式馳騁在火星大地上，這個過程嫦娥三號和四號也操作了兩次，很簡單？和登陸月球的時間只有幾天不一樣，到達火星半年，繞軌道2-3個月，進入火星大氣層的震動是否會導致結構問題，所以火星車順利駛下著陸器，將成為第四個坎！

最後則是火星環境，比月球環境更好的是火星和地球晝夜差不多，溫差比月球要小，但太陽輻射只有月球的一半，還有沙塵暴，所以巡視車到達火星後保溫比月球低，但難度也不小！另外太陽能電池如何不被沙塵暴覆蓋，機遇號的教訓如何避免都是一個難題，這是第五個坎！

天問一號的通信如何保障？

通信保障是整個任務中最重大的一環，假如沒有通信支持，「天問一號」根本就出不了門，即使出了門也可能是只無頭蒼蠅！深空測控網的建設天鏈中繼通信在此次任務中將發揮關鍵性作用！

這中間有幾個環節必須了解下，因為地球距離火星最近也有5500萬千米，最遠則高達四億千米！因此超大口徑的深空測控天線是必須的，但除了這個還不行，因為地球和火星都在自轉，通信中斷的窗口期很長，剛好兩者剛好相對的時間連一半都不到，怎麼辦？

在地球上設置深空測控網，比如：

• 2011年，佳木斯66米和喀什35米天線初步建成, 同年11月就投入了嫦娥二號任務飛掠小行星圖塔蒂斯以及後續拓展任務的S頻段測控支持。

佳木斯深空站(北緯46°2937, 東經130°4612)66米天線和喀什深空站(北緯38°2634.7, 東經76°4340.3)35米天線

• 2013年，佳木斯深空站和喀什深空站正式建成並投入使用，同年12月正式加入嫦娥三號任務的測控工作，首次利用X頻段完成了嫦娥三號地月轉移、環月、動力下降和月面工作各階段的測控工作
• 2017年，阿根廷35米天線深空站建成，2018年5月發射的嫦娥四號中繼星鵲橋任務中正式投入使用！

阿根廷深空站(南緯38°11′28.90″, 西經70°8′58.20″)35米天線

• 2020年4月25日，中國科學院國家天文臺在天津武清的70米天線（GRAS-4）吊裝成功，預計到2020年10月可投入使用，天問一號抵達火星之後加入數據接收工作。

基本上這三個點大致覆蓋了地球上任何時間與深空探測器聯繫，特別是阿根廷35米測控天線，位於南半球，直接填補了空白，遠航系列測控船可以少跑幾趟了！

天鏈衛星的兩顆中繼衛星已經專門為「天問一號」做了任務適應性改造，未來將接力跟蹤目標，提供遙測數據中繼傳輸服務！

另一個關鍵則是火星，因為火星也在自轉，我們解決了地球的問題，火星怎麼辦？沒錯已經考慮好如何解決這個問題了，軌道器在環繞火星的軌道上運行，它差不多有一半以上的時間可以和火星車保持聯繫，因此它將成為地球到火星之間的中繼通信服務提供者，加上火星登陸點朝向地球時，儘管不能保證100%保持聯繫，但至少是大部分時候了！

但是如果火星跑到了太陽另一邊，中間被太陽遮擋時，那麼在小行星帶的中繼通信網建立成功之前，誰都沒有好辦法！

天問一號如何定位？

各種條件都具備了，「天問一號」在哪裡？可能大家一下子都答不上來，別擔心，在測控網展開的同時，定位系統也準備好了！一般在深空測控任務的定位中，除了常見的慣性（陀螺儀）定位外，還有天文導航，這些相對精度上有些差距，一般在深空中還需要甚長基線測量定位技術（VLBI）的三角差分單向測距方式來定位！

這種方式原理很簡單，就是三角定位，但技術遠比三角定位要高得多，中國在這方面的定位早已經過探月工程的考驗，保障通信的測控站，經過聯調是可以使用甚長基線測量定位技術來對「天問一號」進行定位的！

而且甚長基線測量定位技術屬於無源定位，天線不發射信號，僅接收探測器的信號，因此FAST也可以參與進來，當然是否要參與這不是種花家所能決定的哈！