「天問」發射成功！現場高清大圖來襲，詳解中國探火4大難點
2020-07-24 航空知識2020年7月23日12點41分，「長徵」五號運載火箭搭載中國首枚自主實施火星探測任務的火星探測器「天問」一號，在海南島中國文昌航天發射場點火升空；13時18分星箭分離，發射成功！祝賀！
以上圖片均由 陳肖/攝
此次中國探火有多難？
難點1：衝出地球有多難？
為了節省探測器的燃料，火箭需要把探測器送到更高的軌道以及更快的速度，探測器為了逃離地球引力，必須實現第二宇宙速度。
TIPS
第二宇宙速度：人造天體無動力脫離地球引力束縛所需的最小速度。若不計空氣阻力，它的數值大小為11.2km/s。是第一宇宙速度的√2倍。
截至阿聯「希望號」火星探測器發射之前，人類以火星為目標開展太空飛行器發射任務46次，其中2次任務的終點站不是火星，10次搭載了一個以上的探測器，在這46次發射中，連地球引力範圍都沒出的失敗案例就有11次，在成功前往火星的35次任務中，有5次中途失利，在前往火星的路上失聯。
難點2：高度緊湊的任務
《航空知識》主編王亞男表示，我國這次探火的難點主要在於這是一次高度複雜的緊湊型任務：在首次到達火星時，我國就要用「天問」一號實現「繞、落、巡」這三種任務。
在過去人類探索火星的歷史上，這三項任務通常是分三個步驟來實現的。最早火星探測器的任務只是完成繞火星軌道的高空探查，其次才會實現著陸。著陸器是固定式的，只用於在火星表面進行固定點的分析。最後才實施由著陸器搭載巡視車（火星車）到達火星表面。
顯而易見，「天問」一號的一次性完成顯然難度巨大。
難點3：著陸器
在整個的火星車著陸過程中，著陸器所承擔的任務是非常艱巨複雜的。不同於月球，火星的表面有大氣，我們的著陸器必須要依靠降落傘和反衝發動機的聯合作用，才能使得它從每小時上萬公裡的進入速度迅速衰減至零。這樣才能穩穩地，安全地著陸在火星表面。
對於落點的選擇以及降落過程的軌道控制無法由地面上的操作人員來協助實現，只能依靠高度自主化的著陸器，憑藉嫻熟、自動的姿態控制能力完成這樣一次軟著陸，所以整個的任務系統是高度複雜的。這也是中國火星探測任務所面臨的巨大的難點和挑戰。
工程技術人員在之前一定做了大量的技術和理論的儲備工作，但無論如何，中國的「天問」一號所承載的複雜的任務也決定了它可能面臨著更多的艱難和挑戰，我們期待著「天問」一號能夠走向成功！
「天問」一號
超酷！我國第一輛火星車來了！
中國第一輛火星車，「身高」1.85米，「體重」240公斤左右。搭載了6種有效載荷，包括地形相機、多光譜相機、次表層探測雷達、表面成分探測儀、表面磁場探測儀、氣象測量儀，為完成火星表面巡視探測科學任務提供保證。
火星車的設計壽命為3個火星月，約92個地球日。在火星車抵達火星表面以後，它的任務就變得更加令人期待。其主要任務是在火星表面完成對火星的地表探查、淺地層的地質構成的探查、對火星大氣和氣候的監測，以及火星是否真正存在過生命的痕跡……這決定著火星車必須要搭載高度緊湊、節能的探測設備。
難點4：火星車能源供應
同時，火星車的能源供應也是一個重要的挑戰，由於火星表面存在大氣，陽光會受到大氣的衰減作用，那麼火星車太陽能電池產生電能的能力也會受到削弱，所以此次火星車的太陽能電池板比傳統月球車也明顯加大，同時，這樣也要求了此次實驗設備更加節能，並且能在低電力的作用下保持穩定的工作狀態，這也是我國火星車所面臨的技術挑戰。
為什麼中、美、歐、阿都「擠」在七月探火？
發射窗口的選擇主要考慮最「短」路程，也就是太空飛行器的燃料消耗，人們通常會在飛行時間允許的條件下，選擇一條燃料最為節省的飛行軌道。
火星和地球的會合周期約為26.3個月，這正是探測器飛往火星的窗口的間隔時間，窗口期約為一個多月，2020年的火星窗口從7月中旬到8月中旬，錯過就要再等待2年。
2020年的探火發射窗口期，全球有4個發射計劃。除了我國的「天問一號」外，還有俄羅斯+歐盟、阿聯和美國的探火計劃。
俄羅斯與歐盟ExoMars2020火星車方案是攜帶1個鑽頭和1套儀器，專門用於生物和地質化學研究，調查火星環境。目前因降落傘問題和新冠疫情爆發，ExoMars2020已被按下暫停鍵。
阿聯的火星「希望」號是阿聯首個火星探測器，也是阿拉伯世界首個火星探測器。它重約1.5噸，設計壽命為2年，主要任務是觀測火星大氣的溫度和溼度，以及火星氣候的變化等。「希望」號將在距火星表面2萬至4萬公裡的軌道上環繞火星運行，大約每55小時繞火星運行一圈。當地時間20日6時58分（北京時間5時58分），搭載「希望」號火星探測器的日本三菱重工業公司20H2A運載火箭從日本鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空，探測器預計在發射後約1小時與火箭分離。
美國計劃發射的「毅力」號，其目標同樣是尋找火星生命遺蹟，是4輛火星探測車中自重最大、攜帶儀器最多、性能最先進的，任務十分繁重。方案中還提到，「毅力」號打算攜帶1架無人機，實現人類航空器在其它星球的首次飛行。
美國「毅力」號
歷代火星探測任務成敗檔案
圖片來源：@中國日報 製圖：圖圖是道
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