天問一號，火星探測之旅，要經歷哪些過程？

大家好，這裡是探尋原野，7月23號長徵五號運載火箭，搭載著天問1號火星探測器，在我國海南文昌衛星發射基地成功發射，預計在7個月後抵達火星。

地球與火星之間的最近距離約為5500萬公裡，最遠距離則超過4億公裡。面對這麼遠的距離將探測器送往火星，這究竟要具備什麼條件，要經歷哪些階段呢？這一期讓我們一起來探討一下吧!

第一步：選擇合適的發射時機。在往火星發射探測器時，我們通常會選擇路程最短、消耗燃料最少、所用時間最短的路線進行發射，以此來降低成本和提高發射的成功率。當火箭探測器升空後，首先進入的是近地飛行軌道，然後經過7個多月的漫長飛行，在接近火星時，探測器通過自身減速，被火星捕獲，從而進入火星繞行軌道。根據這個相遇的節點，我們可以反推出，發射時地球與火星之間的最佳相對位置，這個位置的時間段，就是所謂的火星探測窗口期，這個時間段不是我們人為規定的，而是根據地球與火星有規律的運行計算出來的，它客觀存在，大約每隔26個月出現一次，在窗口期內往往會出現火星探測器的發射高峰期。

第二步：進入地火轉移軌道。負責這次將天問1號火星探測器送上太空的是長徵五號運載火箭，它中間箭體的直徑達5米，4個助推器的直徑達3米，整體高57米，大約20層樓高，總重達870噸，起飛時推力高達1000噸。位於火箭最前端的是整流罩，裡面裝有這次火星探測任務的主要設備，分別為環繞器、著陸器和巡視器，它們重約5噸。火箭點火升空後，火箭的實時測控任務也隨之展開。這次的測控任務動用了海基測量船、陸基深空測控站和天基衛星測控系統的三位一體結合的測控力量，它們協同工作，實時採集火箭的距離、方位、姿態、速度等信息，然後將採集到信息源源不斷地傳回地面飛行控制中心。控制中心的工作人員根據傳回來的信息進行分析，根據火箭的實時情況，又針對性地對火箭發出飛行修正和深空機動等指令。在探測器飛往火星的過程中，就是通過這樣的協同工作，來確保探測器安全地飛行。

第三步：被火星捕獲。經過7個多月的飛行後，探測器抵近了火星，此時它的任務就是通過上面的發動機點火制動，來改變自身的飛行速度，以便被火星的引力所捕獲，從而進入環火星軌道，成為火星的一顆衛星。這個環節是整個火星探測任務的關鍵，也是難點之一，技術風險極高。當探測器的速度低了，它便直接墜毀在火星上；速度高了，它便不會被火星的引力捕獲，從而直接飛向太空，探測任務也同時宣告失敗。這個制動過程時間極短，通常不到一分半鐘。而這時地球與火星之間的距離將近兩億公裡，它們一個單程的通訊時間就要10多分鐘，由於通訊時間的延遲，此時的地面控制中心根本無法對它作出動作控制指令，所以只能靠探測器自身來作出調控，這個階段探測器通過自身攜帶的光學導航敏感器，對火星極其衛星等物體進行拍照，對距離、位置等信息進行採集，然後通過自身處理，來作出相應的動作，以這種方式來實現自主導航，從而完成它的任務。可以想像這種難度有多高。

第四步：離軌著陸。當進入火星衛星軌道後，著陸器帶著巡視器與環繞器分離，向火星地表降落，而環繞器則繼續環繞著火星衛星軌道飛行，一方面擔任著中繼通訊衛星的角色，另一方面在軌道上展開科學探測。當著陸器與巡視器安全到達地面時，巡視器便從著陸器上走向火星地表，最終開始它的科學探測任務。