一个振奋人心的消息，想必大家都知道了！2020年7月23日（今日）12时41分，中国首个火星探测器“天问一号”搭乘长征五号遥四运载火箭，在中国海南文昌航天发射场发射升空，踏上了前往火星的征程。

作为我国首次执行的火星探测任务，“天问一号”将着陆在火星表面完成巡视探测，获取火星科学数据，一次性实现对火星“环绕、着陆、巡视”三大目标。

根据计划，经过约200天的飞行后，探测器将抵达火星轨道，于2021年2月11-24日环绕火星运行，并于2021年4月23日降落火星车到火星表面，进行时长90个火星日的探索工作。


| 详解“天问一号”火星车

“天问一号”火星车高度有1米85，顶端的方形盒子，就是火星车的“眼睛”，上面有帮助火星车避开障碍来实施前行实时探测的全景相机，还有识别矿物质成分的多光谱相机。


在火星车上，还装有4个“大翅膀”，这正是太阳能电池板。除此之外，火星车还配有探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪，可以对火星进行全方位的探测。

△ 火星车是如何工作的

将搭载火星车着陆到火星地表的是着陆平台，也叫着陆器，和火星车加起来是1300公斤，它载着火星车要完成进入大气减速下降、落火、延伸坡道，随即火星车就可以走到火星表面，开展探测作业。

着陆平台载着火星车，从进入火星大气层到降落到火星地表只有短短七八分钟，却被人们称为“恐怖7分钟”，因为这过程中电磁信号是完全被屏蔽掉的，要完全依靠着陆器的自身本事。


| “天问一号”火星探测任务

我们都知道“天问一号”将一次性实现对火星“环绕、着陆、巡视”的三大目标。其中探测火星的主要任务包括：

◼ 火星全球和着陆器地形地貌、物质成分的探测与研究

◼ 火星全球和着陆器土壤厚度、成分及其分布

◼ 火星全球与着陆器次表层地下水体的分布

◼ 火星重点地区（着陆候选区）的详查

◼ 火星磁层、电离层、大气层及其气候特征

◼ 火星物理场（磁场、重力场以及内部结构）探测

“天问一号”计划绘制火星地质结构图，环绕器和火星车都配备了探地雷达。环绕器上的雷达可以“看透”几千米深的地层，而火星车上的雷达虽然看不到这么深，但分辨率却能达到厘米级。这或许能帮助我们了解火星地表以下的水冰分布。

“天问一号”另一项激动人心的任务，是探测火星的磁场。目前有理论认为，火星曾拥有和地球类似的磁场。然而随着火星内核中熔融的铁逐渐冷却，它的磁场也逐渐减弱甚至消失。失去了地磁场的火星被暴露于太阳风和辐射下，并导致其失去了地表水和大气。火星的磁场究竟发生过怎样的变化？“天问一号”环绕器与火星车将为我们提供更多的证据。

除此之外，环绕器和火星车还将搭载矿物光谱仪、高能粒子分析仪、激光击穿光谱仪等多种仪器。这些设备将帮助远在地球的科学家研究火星岩石、土壤和大气的成分，更好地了解火星环境。

| 探测火星必须攻克的难关

要想把“天问一号”成功送到火星，首先必须解决的难题就是运输工具——火箭。要知道，相比于40万公里外的月球，火星可遥远得多得多。

对于总重5吨左右的天问一号而言，带它前往火星的就是长征系列中最强的长征5号火箭。

探测器成功升空，这只是第一步，其后需要解决的就是与火箭和探测器保持通讯，或者说“测控和数传”。中国从嫦娥任务开始就已经在一步一个脚印地组建深空测控和地面接收网了。为了火星和接下来更远的深空探测任务，中国还在继续强化测控网的建设，向着更大、更多、更广的目标迈进。

即使顺利飞到火星附近，地面站也没和探测器失联，对于一个着陆任务来说，其实才只成功了一半。由于距离过于遥远，地球和火星双向通讯延时将长达几十分钟。且火星着陆时间一般仅在7-8分钟左右，地面工作人员不可能人工控制复杂的火星着陆过程，这一切全要靠着陆器自己完成，因此一直被称为“恐怖7分钟”。

等着陆器稳定着陆后，将会与环绕器联络，确定工作状态，上传记录的全部数据，传回地球。一切确认后，着陆器将放出导轨，巡视器开机，积累到足够能量后，行驶抵达火星表面，火星车将开始工作，火星探测任务也真正的开始了。

探测火星不仅是工程任务的突破、各个科学研究领域的突破，更是行星科学领域的突破。除了常规的通讯、能量来源（太阳能帆板）、支撑结构、动力系统等部分外，“天问一号”还携带了13种科学载荷，开展各种各样的火星科研目标，将给中国带来火星的第一手资料。

探索火星，注定是一条披荆斩棘之路；顺利完成火星探测任务，也有非常多的不确定性。任何一个操作环节出现问题，都可能会让探测器无法成功着陆。这对于第一次尝试着陆火星的中国来说，显然是个巨大的挑战。

但中国已经启程，必定勇往直前。


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