科技知識：「天問一號」火星測探器

2020年7月23日12時41分，長徵五號遙四運載火箭託舉著中國首個火星探測器「天問一號」於中國文昌航天發射場順利點火升空!。為什麼叫天問?有詩言：天何所沓?十二焉分?此詩為屈原所作，內容包羅萬象，全詩通篇是對天地、自然和人世等一切事物現象的發問，內容奇絕，故命名為《天問》。我們在利用自然改造自然的過程中，對這個世界同樣充滿了疑問，我們不斷的追求不斷的探索，無窮盡的譜寫新時代的天問，因此，也把這次的火星探測器命名為天問。

天問一號的問是問什麼?問地球的過去，問地球的未來。我們要從火星找到地球的答案。火星是太陽系中與地球最相似且距離較近的行星。例如，火星的一天約為24.6小時，與地球十分接近;火星自轉軸與公轉軌道面傾角約為65°，所以存在四季變化，這也和地球相似;火星大氣很稀薄，以二氧化碳為主，壓力大約只有地球的1%;雖然火星表面溫度平均僅為零下63℃，但夏天陽光直射區域溫度可以上升到約20℃，赤道附近的極端最高溫度則有可能達到30℃左右。因此，從全人類的高度講，探測火星、了解火星的起源和演化，有助於人類進一步認識地球和太陽系的形成和演化，預測地球的未來變化趨勢，促進人類對地球生命乃至太陽系的起源和演化的研究，以及了解人類在宇宙中的地位和最終命運。大量跡象表明，火星以前很可能與目前的地球一樣，只是經過幾十億年的演化才變成大氣層稀薄、溫度較低、水源枯竭等今天這個樣子。所以不少天文學家推斷，火星可能是地球的未來。因此，深入探測、了解火星，對研究地球的演變，防止它變成人類難以生存的家園具有促進作用。從更長遠看，地球將來很有可能會遭受地外星球的撞擊而毀滅。因此有些科學家認為可先把火星改造成適合人類居住的第二個家園，然後向火星移民。為此，現在就必須逐漸全面而深入地了解火星才行，為改造火星、建造火星基地奠定基礎、做好準備。所以，探測火星意義重大。

人類從20世紀60年代開始截止至今年的6月底，已進行的火星探測任務活動44次，而這44次的探測任務中完全成功的僅有19次，即使算上部分成功的，也僅僅只有23次，成功率約53%。故火星被稱為「探測器墳場」。失敗的主要原因是火星距離遠、環境新，地球和火星都是繞著太陽運行，地球在裡圈運行，運行得快;火星在外圈運行，運行得慢。所以，地球與火星之間的距離是不斷變化的，最近的時候有5500萬公裡，最遠的時候在4億公裡以上。這比地球到月球的距離要遠100多倍甚至1000倍。由於信號的強度與距離的平方成反比，而火星距地球太遙遠，從探測器上發出電波經過幾億千米再傳到地球後會十分微弱，再加上宇宙中的噪聲，所以很容易把傳輸信號淹沒掉，成功探測的難度很大。

在此之前我國對火星探測任務則是一片空白，為解決一系列的技術難題，我們多次實驗，論證。並使用了我國獨立自主研發的多項「黑科技」，納米氣凝膠等。最終確立「天問一號」火星探測的詳細流程。該任務的最大亮點是通過一次發射實現火星環繞、著陸和巡視三項任務，即一次完成「繞著巡」。這在人類火星探測史上是前所未有的。採用這種「一舉三得」的探火方式，起點高、效益高，但挑戰大，目前只有美國完成過「一舉兩得」的探火方式。如果成功了，我國將在深空探測能力上實現跨越式發展，成為世界上第三個在火星著陸、第二個在火星巡視的國家。