7月23日12時41分長徵五號運載火箭在中國文昌航天發射場點火起飛,成功將天問一號火星探測器送入預定軌道。對此,中國航天集團微信公號發文稱,如果最後任務取得圓滿成功,這將意味著我國將成為世界上第一個首次通過一次任務實現火星環繞和著陸巡視探測的國家,也將成為世界上第二個實現火星車安全著陸和巡視探測的國家。而且這也是人類向火星發射的重量最大的探測器。
第一個首次,是因為人類從上世紀60年代,就開始了火星探測,但是一開始是遵循著飛——繞——落——巡的次序依次發展的。1965年7月14-15日,美國發射的「水手4號」第一次成功飛越火星。1971年11月14日,美國發射的「水手9號」進入火星軌道,成為人類第一個繞另一顆行星運行的太空探測器。隨著技術的進步,探測器環繞火星探測發回的數據量也在急劇增加。
由於美國人已經在飛和繞兩個方面領先,因此急於和美國爭奪太空霸權的前蘇聯,就把競爭目標放到了「落」上。由於探測火星的發射窗口有限,前蘇聯在1970年底也先後發射火星2號和火星2號著陸器,並於1971年11月27日和12月2日的在火星著陸。火星2號在下降過程中失敗,火星3號在火星第一次軟著陸後大約20秒失敗。但這仍然意味著,蘇聯成為世界第一個實現在火星軟著陸的國家。
當然從軟著陸的實際成功性上來看,1975年美國國家航空航天局(NASA)發射的維京計劃,顯然要比前蘇聯的火星3號成功的多。維京計劃包括兩個環繞火星軌道器組成,分別攜帶維京1號和維京2號兩個著陸器,它們在1976年成功實現軟著陸。維京1號保持了6年的壽命,維京2號保持了3年的壽命。維京1號和維京2號類似於我國的嫦娥4號著陸器,上面有一系列拍攝以及採樣儀器,但沒有可以機動巡視的著陸車。著陸器拍攝的火星的第一批彩色全景圖由環繞火星軌道器傳回地球。
儘管人類已經實現了在火星的飛——繞——落,但近幾十年仍然沒有放棄對火星的太空遙感探測和軟著陸。例如1997年入軌火星的美國火星全球探勘者號,就通過環繞火星飛行,完成了拍攝火星表面高解析度照片的任務,而1999年美國還發射火星極地著陸者號,試圖首次登陸火星南極,但是由於程序發生錯誤而墜毀在火星表面。
不過在1997年,美國另一項火星探測計劃的成功,又創造了一個第一。1997年7月4日,美國發射的火星探路者號飛船攜帶旅居者號火星車,成功在火星克裡斯平原阿瑞斯谷著陸,隨後旅居者號火星車成功展開,在火星上行駛了100多米,這是人類第一次實現在火星巡視探測。
而最成功的火星車巡視探測,則是美國在2003年發射的火星探測漫遊者-B飛船攜帶的機遇號火星漫遊車。由於設計合理和幸運等各種因素,機遇號獲得了巨大的成功,有效運作了超過原本設計(90日)30倍的時間,在火星上行駛了45.16公裡,創造了人類探測裝置在地外行星表面的行駛記錄。直到2018年6月,美國才失去和機遇號的聯繫。
因此,中國的天問一號火星探測器實現的是目標,是在一次任務中,囊括「飛——繞——落——巡」4個階段,因此是世界首次。而為了達成這樣的目標,天問一號火星探測器總重量高達5噸,其中包括3.1噸的軌道環繞器、1.6噸的著陸器和240公斤的火星巡遊車。如果天問一號火星探測器成功進入火星軌道,也是人類向火星發射的質量最大、最複雜的探測器。
此前人類向火星發射的質量最大、最複雜的探測器,是美國在2011年發射的火星科學實驗室飛船,總質量3.8噸,但是該任務只負責實現「落——巡」兩個目標,其中為了成功著陸899公斤的美國好奇號火星車,3.8噸的飛船裡面就包含重達2.4噸的著陸系統。其次是2016年歐空局和俄羅斯航天局合作的火星微量氣體任務衛星,總共衛星質量達3.7噸。這顆衛星也是想完成「飛——繞——落」3個階段,因此搭載了一個斯基亞帕雷利EDM登陸器,並不具備火星表面巡視的能力,但登陸器與火星高速碰撞,最後失敗告終。
這次天問一號的總質量比3.8噸的火星科學實驗室飛船更大,因此在滿足240公斤火星車著陸裝置之外,還能夠在軌道環繞器上搭載眾多的探測設備,包括2米解析度的高清攝像機、火星磁力計、火星礦物光譜儀、、穿地雷達、火星離子中子分析儀等設備。因此如果天問一號火星探測器成功入軌火星,則是人類探測火星能力的一大躍升。這意味著一次發射窗口,人類能夠探測的信息將更加豐富。同時這也標誌著我國深空探測裝置的設計水平達到世界領先水平。