火星，在很多科幻電影裡，一直是一種神奇的存在，那裡有長相怪異的外星人，有神秘的科研基地，甚至還有蘊含著某種特異能量的發光寶石。這些，無不表達著人類在現實生活中渴望了解火星、走近火星的強烈求知慾。從上世紀60年代開始，人類就開啟了火星探測的徵程，1960年人類首次嘗試發射火星探測器至今，已經發射了44次火星任務，其中18次成功，5次部分成功，成功率大約在50%。火星探測究竟有多難呢？難點究竟在哪裡？記者採訪了航天科技集團六院液氧煤油發動機領域（系列）總師劉站國。
距離太遠且不固定
相當於約830萬個全馬賽程 探火每兩年有一次窗口期
「眾所周知，太陽系有八大行星，按照離太陽的距離從近到遠，它們依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。雖然火星在以上排序中緊挨著地球，但事實上，火星距離地球的距離，卻很遠很遠。」劉站國講到，火星距離地球的距離並不是固定的數據，他們都圍繞太陽公轉，而由於兩者公轉周期的不同，其直線距離會一直變化。據有關數據顯示，火星和地球最近的時候，相距5600萬公裡，而最遠的時候則超過4億公裡。地火距離越遠，不僅對搭載探測器的火箭速度、探測器入軌技術、信息傳輸能力等有很高的要求，也會耗費難以預計的人力物力。這為人類探測火星的徵程，布設下了重重關卡。
既然如上所述，地火距離一直變化，那麼，選擇在什麼時間探火，就很有講究了。劉站國表示，探火每兩年有一次窗口期，所以每隔兩年，全球都會迎來一次火星探測的小高潮。每26個月火星距離地球最近的機會，就是發射火星探測器的最佳時間窗口。據科學家精確計算，2020年裡，有一個月左右的時間是探火的最佳窗口期。這一時期內，探測器將沿著「地火主幹道」地火霍曼轉移軌道到達火星，最節省燃料，並縮短抵達的時間。
飛往火星並非像奔月那麼「簡單」，月球離地球才38萬公裡，而奔向火星，就真的是難於登天了。「天問一號」探測器的航行時間為7個多月，飛行距離約為4億公裡。這個距離，約是地月距離的1萬餘倍，就相當於約830萬個全馬賽程。
速度要求太快
搭載探測器的火箭必須達到第二宇宙速度
這麼遠的距離要如何到達？劉站國解釋到，首先，搭載探測器的火箭必須達到第二宇宙速度11.2 Km/s，才能讓探測器脫離地球引力，且不奔向其他天體。長徵五號運載火箭的出現，就滿足了這個條件。
當然，長徵五號運載火箭的研製並不是一蹴而就的，承擔著火箭動力研製的航天科技集團六院歷經了二十多年的時間，幾代航天人克服了很多困難與挫折，才研製成功新一代綠色無汙染的液氧煤油發動機和氫氧發動機。在這過程中，六院為長徵五號研製的空間推進系統也不斷升級完善，變推力發動機更是經歷了嫦娥落月、月背軟著陸等多次任務考驗，無論是產品質量還是可靠性，都變得日臻成熟。
遠距離帶來信號傳輸延遲
制定20多種故障預案 讓探測器推進分系統能夠自主管理
這麼遠的距離，怎麼能保證地面與探測器的信號傳輸呢？劉站國表示，信號強度與距離的平方成反比，距離越遠信號越弱。所以在啟動探火徵程之前，中國率先開展了探月工程，通過這個任務建立更加完善的深空探測能力。針對超遠距離的測控，中國已經建成深空測控站，並在嫦娥二號拓展任務中實現了超過1億公裡的測控。
在本次探火任務中，地火距離帶來的信號延遲高達20分鐘，也就是說，地火對話，一個來回，將花費40分鐘的時間。探測器進入火星軌道和著陸的那段關鍵時間，只能依靠研究人員提前輸入的數據，由探測器進行自主判斷。
在這段時間裡，可能會發生很多意想不到的情況，推進分系統該如何提前防範這些問題呢？航天科技集團六院的推進分系統研製團隊，為探測器推進分系統制定了多種故障預案和自主管理方案，讓探測器自己判斷突發情況自己採取行動化解。
西安報業全媒體記者 關穎
編輯：融媒體