人類向火星發射過50多次探測器，有一半失敗，火星探測有何難點？

2020-08-25 FORMAT

我國首次自主火星探測項目，天問一號發射成功有些日子了，關於航天，關於火星的話題一直不斷，那麼人類為什麼非要選擇火星進行探測呢？

總結起來就兩點，第一，對火星充滿了好奇。第二，相對於其他行星來說，火星探測的比較簡單的。當然，是相對來說，實際上還是很困難的。目前歷史上人類一共向火星發射過將近50個探測器，超過一半都失敗了。其中大部分是蘇聯貢獻的，當時處於冷戰時期，追求速度，蘇聯可能也不是很冷靜！

1971年1月，蘇聯的就發射火星二號登陸器，可惜在火星的表面就墜毀，不過的確是第一個到達火星的人造物體。

緊接著12月份，蘇聯就發射了火星三號，這次是成功登陸了，不過那也僅僅是數十秒之後就與地面失去了聯繫。

美國還可以，他先後發射了水手號，維京號，鳳凰號等火星探測器。其中1976年9月3號發射這個維京號探測器的成功在火星表面軟著陸了，並且成為了第一個地球傳回火星照片的探測器。

到現在，成功登陸火星的探測器已經有不少了，因此我們對於火星也算是有一定的認知。嚴格的說，我國的這個天問一號也並非是進行首次的火星探測了！

我國的第一個火星探測器，是在2011年底發射的螢火一號。當時和俄羅斯合作，就是運載火箭用的是人家俄羅斯的天頂二號。我們屬於是搭順風車。結果，就是放的這個探測器在進入預定軌道的這個時候，沒有能夠成功，最終地球都沒出去啊，帶著螢火一號墜毀在太平洋了。

這一次我們是完全獨立自主，屬於彎道超車。不過進行火星探測的還是有很多困難的，下面就來盤點一下，火星探測它都有哪些技術難點的。

難點一，需要在發射窗口期發射

按照現在的航天技術來看，我們還做不到在任何時候都能夠發射一個探測器到火星上去。發射火星探測器還需要一個最佳時間段。沒什麼？因為火星和地球都是環繞著太陽做公轉的，假如說這個火星繞太陽的背面去了，那就離我們太遠了，這個時間段兒就不太行。我們要選擇一個火星和地球在太陽同一側的時候，這個距離相對較近的時候才比較合適。什麼時候火星和地球的距離相對較近呢？就是地、日、火按照這個順序，連成一線的時候。此時地球和火星就相對較近，這個狀態叫做火星衝日。

每次火星衝日，其實這就相當於是地球和火星的一次會合，所以這個周期也叫做會合周期。對於火星來說，大概就是779篇左右。

但是，發射探測器的這個最佳時機安排並不是火星衝日這一天，這個時候就已經晚了，我要提前一些進行預判。就是讓這個探測器，帶著一些地球的公轉速度，一路去追趕火星，然後這個衛星就開始環繞這個火星運動了，這是最佳的路線和時機。

這次發生時間選擇了7月23號左右，但是下一次火星衝日實際在10月13日。總之，每一個會合周期內，只有這麼一次最佳的機會，這一次機會就叫做發射窗口期。錯過了，可就要再等兩年多了，這就是難點之一，要有天時！

難點二，一次實現繞、落、巡

本次天問一號的發射，我們要一次性完成繞、落、巡，這三個主要任務。

繞，就是要通過長徵五號火箭要把這個探測器送預定軌道。然後再通過轉移軌道，最終要能夠進入環繞火星的軌道。

落，就是最終要安全地降落在火星的表面。

巡，就是火星車要進行巡視和探測任務，再把數據傳回來。

這三步放在一起走，真是一次大膽的嘗試，難度很大！這是全球首次嘗試。

難點三，距離遠，延遲大！

三火星和地球只是相對較近，但是真實距離還是太遠了。火星到地球的這個最近的距離就是在大充的時候，那也要有5500萬公裡左右。這次的轉移軌道預計就會有上億公裡的量級！這是什麼概念呢？如果要是開車，每小時100公裡的速度，每天24小時不停歇的前進，每天也只能行駛了2400公裡，對吧？就這麼一直開，100多年，也是能到火星的！顯然，我們是等不了這麼久的，所以火星探測器就會以超高的這個速度奔向火星，那大概要經歷7個多月的時間才能夠到達火星的軌道。

那麼又會產生一個問題，環繞器這麼高的速度，我們要實現著陸的這個過程。這就要把探測器每秒5公裡的速度降到0。而整個的這個過程僅僅只有7分鐘的時間，再加上距離遠，電子信號的傳遞到我們這的時候，已經是十幾分鐘之後了，延遲太大了，也就無法進行遠程的操控，完全靠探測器自主地進行剎車，這個過程就是所謂的恐怖，七分鐘！

之前，國際上很大一部分探測器都是在這失敗了。所以天問一號最終還要等到7個月之後，我們才能知曉。

距離遠，就會帶來高延遲，而高延遲，就意味著不確定性的增加。比如說降落得時候遇到了大石頭，或者說突然颳起了沙塵暴等等，這些問題要是等我們給出處理意見，信息一個往返需要半個小時，那就來不及了。所以基本上都需要火星車智能的自主選擇，這個相對來說也是很困難的。

而且這次的火星車設計壽命是90個火星日，一個火星日和我們的一天差不多，大約等於約24個小時37分鐘。也就是說要工作92天左右，在這一段時間裡邊就要自力更生，隨機應變。

可惜的是這次的火星車執行完任務之後就會永久的留在火星上，這次並不能夠實現帶回，不過我們預計會在2030年左右實現繞、落、回，這就更難了。

總之，希望我們的天一號，一路平安，七個月之後可以順利地聽到安全降落的消息！

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