2020年7月23日，文昌衛星發射中心，長征五號運載火箭搭載“天問一號”探測器，點火升空，發往火星。

　　地球與(yu) 火星（圖源：維基百科）

　　早在上個(ge) 世紀，美國就已經把人送上了月球，現在已經2020年了，隻是送一個(ge) 探測器去火星，很難嗎？

　　答案是：難，而且很難！

　　為(wei) 什麽(me) ？給大家看兩(liang) 組數字。

　　第一組：50%。

　　這是人類開始火星探測至今的60年裏，火星探測大致的成功率。是不是覺得還可以，至少有一半成功了？

　　那麽(me) ，看下對比：人類金星探測的成功率約77%，月球探測的成功率約76%，土星的泰坦衛星探測的成功率是100%，相比之下，探測火星確實很難，火星也被稱為(wei) “探測器墳場”。

　　第二組：5500萬(wan) 公裏——4億(yi) 公裏。

　　這是地球和火星之間的距離。最遠的時候，火星離地球的距離超過了4億(yi) 公裏。我們(men) 每晚抬頭都能看到的月亮，月球距離地球有多遠呢？答案是36.3萬(wan) ——40.5萬(wan) 千米，地火距離是地月距離的幾百倍。

　　即使我們(men) 巧妙地選擇了發射窗口，能夠最省時到達火星，天問一號也將孤身一人在太空中飛行近6個(ge) 月。而且這已經是我們(men) 能達到的最快速度，如果換乘900km/h的客機，飛同樣的路線起碼需要四五十年。

　　天問一號不僅(jin) 要孤身一人走過這段很長的路，還準備挑戰“一次三連”——一口氣搞定環繞、著陸、巡視，為(wei) 我們(men) 帶來更多對火星的認識。

　　那麽(me) ，要完成難度這麽(me) 高的任務，航天人和科學家一定是全程密切關(guan) 注、坐在電腦旁，對天問一號下達各種指令，進行精密操作吧？

　　然而，受製於(yu) 通訊，天問一號在深空的大多情況下是無法被遠程協助的。

　　我們(men) 還是沒辦法實時操控奔赴火星的天問一號，主要還是因為(wei) 地球到火星實在太遠了，信號傳(chuan) 輸需要時間。

　　當地球與(yu) 火星處於(yu) 最大距離時，通信信號光速傳(chuan) 輸單程就需要22分鍾！22分鍾的延時是什麽(me) 概念？想象一下這個(ge) 場景——你開啟了一把緊張刺激的實時競技遊戲，開局，你發出了“請求集合”的信息，你的隊友們(men) 在22分鍾後，收到了這條莫名其妙的信息並看了看他眼中呆若木雞的你，看了看慘敗的戰績，點擊了“收到”並集體(ti) 將你舉(ju) 報。

　　也就是說，天問一號大多時候必須獨立作業(ye) 。

　　可以這麽(me) 理解，她初次上場，剛出地球這個(ge) 新手村，便被告知“你已經是一個(ge) 成熟的探測器了，要盡量獨立解決(jue) 前所未有的難題，我們(men) 已經把秘籍都傳(chuan) 授給你，帶著全村的希望，出發吧！”

　　那麽(me) ，這個(ge) “被迫成熟”的探測器是如何決(jue) 勝千萬(wan) 裏之外，進星趕考，獨當一麵的呢？我們(men) 要結合著她的三個(ge) 目標一起說：

　　目標一：火星環繞。

　　顧名思義(yi) ，就是一圈一圈環繞著火星並在過程中展開各項探測。

　　火星探測器飛行效果圖（圖片來源：國家航天局）

　　想要進行環繞，就要先從(cong) 地球到達目的地——火星軌道。這個(ge) 難度相當於(yu) ——從(cong) 巴黎打一個(ge) 高爾夫球，正好落到東(dong) 京的某個(ge) 球洞裏。靠奇跡嗎？不，靠科技——從(cong) 地球飛抵這個(ge) 軌道，探測器需要6至11個(ge) 月的時間。

　　期間會(hui) 受到太陽係內(nei) 多個(ge) 天體(ti) 的引力擾動，還會(hui) 受到太陽風、空間輻射的幹擾，探測器會(hui) 通過內(nei) 置的陀螺儀(yi) 、天文導航、多普勒導航等多個(ge) 儀(yi) 器來對自身的姿態與(yu) 位置進行確認，同時與(yu) 地麵超算平台得到的軌道進行比對，進行調整。

　　而且，火星質量僅(jin) 有地球的10.7%，與(yu) 地球相比非常輕，引力影響範圍很小，所以，本來高速飛行的天問一號到了火星附近時，還必須及時刹車，準確滑入環繞火星軌道。這些動作不僅(jin) 要一氣嗬成，還不能出一點差錯，否則便是“星際迷航”，且沒有“回頭路”可言。

　　目標二：火星著陸

　　經過2—3個(ge) 月的環繞，有了環繞時的測繪積累，天問一號對著陸區將會(hui) 有更多了解，按照計劃，天問一號的軌道探測器和火星車、著陸平台會(hui) 進行分離，軌道探測器留在火星軌道繼續空中探測，火星車和著陸平台將執行驚心動魄的第二個(ge) 目標——在“探測器墳場”下降並著陸。

　　這可謂跨過鬼門關(guan) 。在這無法人工幹預的短短八分鍾之內(nei) ，探測器需要先把速度從(cong) 每秒4.8千米降為(wei) 0。火星著陸器需要隔熱罩，需要配備減速降落傘(san) 進一步減速，同時，還需要反衝(chong) 發動機聯合工作。這個(ge) 降落過程有超過1000個(ge) 動作，全部靠探測器自主完成。

　　接下來，當距離地麵100米時，它還要懸停。此刻，探測器相對地麵的速度已經是0了，需要看一下地麵有沒有坑、有沒有大的石頭，對這些障礙物進行規避，找到一個(ge) 相對安全的位置，保證順利落地。

　　目標二的時間很短，大概有7到8分鍾，但卻是整個(ge) 任務的關(guan) 鍵和難度巔峰，人類一共有15次火星著陸任務成功進入了火星大氣層，但隻有8次任務成功著陸並順利開展探測工作，近一半的考生在這一關(guan) 卡“名落孫山”。

　　目標三：火星巡視

　　火星車與(yu) 著陸平台平穩降落後，將在火星上走走看看，開展科學探測。

　　中國火星車概念圖（圖片來源：國家航天局）

　　“天問一號”有五大科學目標，主要涉及空間環境、表層環境、地下淺表層結構等研究，火星車上攜帶的6種載荷將對相關(guan) 科學問題開展探測，比如大氣環境測試儀(yi) ，可以獲取火星溫度、風力等信息。

　　這些問題聽起來很枯燥，但其實我們(men) 關(guan) 心的那些問題——比如，火星上有生命嗎？人類有可能移居火星嗎？，都需要通過研究這些科學問題，才能回答。可以說，天問一號在火星走出的每一小步，都是中國深空探測的一大步。

　　如果要說探測火星的意義(yi) ，我想引用中科院院士、 “天問一號”首席科學家萬(wan) 衛星說過的話。

　　他說：“古往今來，人們(men) 世代思考？3？個(ge) 最深邃的問題：我們(men) 從(cong) 哪裏來？我們(men) 向何處去？我們(men) 在宇宙中是否孤獨？無論答案曾有過多少種，可以肯定的是，人們(men) 在地球上隻能窮盡證據，卻無法找到判據，因為(wei) “不識廬山真麵目，隻緣身在此山中”。走出地球再回望，置身局外才能獲得更有意義(yi) 的全新視角。因此，深空探測承載的不僅(jin) 僅(jin) 是人類對宇宙和自身的好奇，還有尋求判據的希望。”

　　今天，天問一號踏了上漫漫征途，就在兩(liang) 個(ge) 月前（5月20日），萬(wan) 衛星院士病逝，中國火星探測計劃的“主帥”沒能看到這一幕，但是天問一號仍然承載了他的殷切希望、承載了無數科研人員的汗水和淚水、承載著中華民族數千年的問天夢想、承載著我們(men) 最初的、無窮的想象和勇氣，上路！出發！

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