剛剛，震撼升空！火星，中國天問來了！7個月后見！

每經(jīng)記者 劉春山  張虹蕾    每經(jīng)編輯 鄭直    

2000多年前，屈原寫下長詩《天問》，向蒼天發(fā)出一百七十多道拷問 。

7月23日，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”升空發(fā)射，開啟屬于中國人自己的行星探測時代。每日經(jīng)濟(jì)新聞（微信號：nbdnews）記者也在現(xiàn)場見證了中國航天探索的歷史性一刻。

圖片來源：每經(jīng)記者 劉春山/攝

中國為何要探測火星？難點在哪里？“天問一號”將執(zhí)行哪些任務(wù)？業(yè)內(nèi)人士也對此一一解答。

現(xiàn)場直擊升空發(fā)射

7月23日的海南文昌，天氣晴朗，到處都綠意盎然。而今天因為天問一號的發(fā)射，讓海南文昌吸引了全世界的目光。

由于火箭發(fā)射的原因，當(dāng)?shù)卣M(jìn)行了部分路段的交通管制，每日經(jīng)濟(jì)新聞（微信號：nbdnews）記者早晨八點就驅(qū)車前往了發(fā)射觀測地。

圖片來源：每經(jīng)記者 劉春山/攝

早上9點多，在30多度的高溫下，附近觀賞發(fā)射的沙灘上已經(jīng)聚焦了大批人群。這其中許多有大批的航天愛好者，更有大批的學(xué)生群體，想要一睹天問一號火箭的真容。

而因為大批航天愛好者的到來，發(fā)射場周邊酒店的房價都漲價了許多。一位來自廣西的航天愛好者告訴記者，他20號就來到了文昌，附近的酒店都滿房了，不得不住在了市區(qū)，今天早早地來到了發(fā)射場對岸的沙灘。

之前的7月17日上午，長征五號遙四運(yùn)載火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。今天凌晨開始，天問一號開始加注燃料，9時許回轉(zhuǎn)平臺打開。

經(jīng)過耐心的等待，在23日上午12點40分左右，中國首次火星探測任務(wù)天問一號探測器，在海南島東北海岸中國文昌航天發(fā)射場，由長征五號遙四運(yùn)載火箭發(fā)射升空！

圖片來源：每經(jīng)記者 劉春山/攝

立項4年    

“天問一號”發(fā)射升空

7 月17日，長征五號遙四運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場完成技術(shù)區(qū)總裝測試工作后，垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)，計劃于 7 月23日實施中國首次火星探測任務(wù)——行星探測工程“天問一號”任務(wù)。

本次任務(wù)為長征五號系列運(yùn)載火箭首次應(yīng)用性發(fā)射，也是我國運(yùn)載火箭首次執(zhí)行地球—火星轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射任務(wù)。中國首次火星探測任務(wù)于 2016 年 1 月批準(zhǔn)立項，任務(wù)目標(biāo)是通過一次發(fā)射，實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測，獲取火星探測科學(xué)數(shù)據(jù)，將邁出我國行星探測的第一步。

圖片來源：中國日報 微博

而此次獨立自主的發(fā)射任務(wù)，在四年前就已經(jīng)開始籌備。2016年4月，我國火星探測任務(wù)正式立項，宣布將在2020 年前后發(fā)射火星探測器，一步實現(xiàn)繞火星的探測和著陸巡視。

四年后的2020年7月23日，天問一號發(fā)射升空……

7個月才能飛抵，抵達(dá)火星有多難？

事實上，這并非是我國第一次探索火星嘗試。

火星探測器任務(wù)成功，一是可以驗證深空通信技術(shù)；二是可以驗證遠(yuǎn)距離控制技術(shù)。

九天微星軌道工程師吳霞對每日經(jīng)濟(jì)新聞（微信號：nbdnews）記者表示， 我國曾在2011年嘗試向火星發(fā)射探測器“螢火一號”，搭載在俄羅斯的“福布斯-土壤號”火星探測器上一起發(fā)射。2011年11月9日，在哈薩克斯坦拜科努爾發(fā)射場，俄羅斯“天頂號”運(yùn)載火箭將“螢火一號”和“福布斯-土壤”號一同發(fā)射升空。但在進(jìn)入太空后，探測器變軌失敗而并未飛離地球進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道。

中國首次火星探測任務(wù)天問一號1：1著陸平臺和火星車22日正式亮相 圖片來源：大公報

吳霞對每日經(jīng)濟(jì)新聞（微信號：nbdnews）記者表示，2011年俄羅斯發(fā)射的探測器并非直接進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道，而是計劃在地球軌道完成幾次變軌，通過多次加速后再逃離地球奔向火星。而此次“天問一號”搭載的長征五號遙四運(yùn)載火箭，可以一次將重達(dá)五噸多的探測器直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道。

經(jīng)過將近10年的探索，中國航天積累了探月工程等經(jīng)驗，在深空探測技術(shù)有了一定技術(shù)積累，此次發(fā)射將自主進(jìn)行繞、落、巡，意味著在深空探測方面實現(xiàn)了大踏步的前進(jìn)。

早在此次探索之前，國內(nèi)也進(jìn)行了探月工程等嘗試。吳霞分析稱，相比探月，火星的距離更遠(yuǎn)、環(huán)境也更為復(fù)雜，對通信能力測控技術(shù)等都是巨大的考驗。

公開資料顯示，考慮到風(fēng)險、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路線為1925年提出的“霍曼軌道”。由于該軌道每26個月才能出現(xiàn)一次，且最近“霍曼軌道”形成時間為2020年夏。

圖片來源：我們的太空 微博

人類對地球的“姊妹星”火星的探測始于上世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)和美國率先展開，后期日本、歐空局、印度相繼加入這一行列。幾十年來，火星探測成功率僅為一半左右。前蘇聯(lián)在1960-1988年間進(jìn)行了近20次探測任務(wù)，但沒有一次取得完全成功。在20世紀(jì)90年代以后，成功率才達(dá)到三分之二左右。

那么，火星探測究竟難在何處？國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會副主席、中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光對每日經(jīng)濟(jì)新聞（微信號：nbdnews）記者表示，火星探測對于時間和距離的要求均十分嚴(yán)格。對探測器的深空通信、自主導(dǎo)航制導(dǎo)控制、自我故障檢測修復(fù)等功能有嚴(yán)格的要求。

以發(fā)射時間窗口為例，每26個月才有一個較好的發(fā)射窗口，再等待可能又要等2年多，因而多個多家將在2020年發(fā)射火星探測器。

楊宇光認(rèn)為，火星探測是一個綜合性的宏觀工程，和一個國家整體的航天技術(shù)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)規(guī)模，特定技術(shù)領(lǐng)域先進(jìn)性密切相關(guān)。中國航天在這方面具備兩種先導(dǎo)的經(jīng)驗，首先是衛(wèi)星和飛船從地球軌道上重返大氣層，其次是嫦娥三號和嫦娥四號在月面上的自主降落，理論上，把這兩樣技術(shù)結(jié)合在一起，對于火星探測器在火星實現(xiàn)安全著陸有參考意義。

近年來，國內(nèi)探月工程也成功完成脫離地球的探測過程為深空探測技術(shù)積累了很多寶貴的經(jīng)驗。不過，楊宇光也提到，相比月球探測，火星探測的挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻。月球與地球距離約為36萬-40萬公里，而火星距離地球5600萬-4億公里，地火最遠(yuǎn)距離約為地月距離的1000倍。如果此次發(fā)射成功，將給未來開展更加艱難復(fù)雜的任務(wù)奠定良好的基礎(chǔ)。

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另一方面，發(fā)射成功僅僅是第一步，此后“天問一號”大約還需要經(jīng)過7個月的時間飛抵火星。吳霞對每日經(jīng)濟(jì)新聞（微信號：nbdnews）記者表示，在飛往火星的過程中，保證探測器與地面的通信并適時進(jìn)行軌道修正，也是“天問一號”能否進(jìn)入環(huán)火軌道的重要一步。“天問一號”進(jìn)入環(huán)火軌道后的主要任務(wù)包括：一次性實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測“三步走”；開展火星全球性和綜合性探測；并對火星表面重點地區(qū)精細(xì)巡視勘查等。“天問一號”探測器“三步走”中的每一步，都是對我國深空探測技術(shù)的一個巨大挑戰(zhàn)。

國家航天局公布的信息顯示，我國首次火星探測任務(wù)的探測器由著陸巡視器（進(jìn)入艙和火星車）與環(huán)繞器組成。此次探測目的是一次實現(xiàn)“繞、著、巡”三步走，即對整個火星進(jìn)行全球觀測、成功著陸火星，以及火星車進(jìn)行巡視勘測。

火星環(huán)繞器攜帶7臺儀器，火星車攜帶6臺儀器，此次任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)是實現(xiàn)對火星的表面形貌、土壤特性、物質(zhì)成分、水冰、大氣、電離層、磁場等進(jìn)行科學(xué)探測，進(jìn)而有利于建立起對火星全面而基礎(chǔ)的認(rèn)識。如果完成任務(wù)，這將是全世界首次在一次任務(wù)中完成三個目標(biāo)。

楊宇光解讀稱，火星探測器發(fā)射成功僅僅是第一步，入軌之后從地球出發(fā)，飛行半年多時間達(dá)才能到火星附近。在這個過程中。一是要在飛行的過程中進(jìn)行技術(shù)測量和位置修正，保障達(dá)到火星的精度。與此同時，要確保有充足的能源供應(yīng)，探測器如果前往火星，不僅需要完全擺脫地球引力。這意味著，強(qiáng)大的火箭是探測火星的先決條件，需要在能源供應(yīng)方面提供更足的動力。此外，在飛向火星的過程中，要確保各個平臺設(shè)備、荷載的科學(xué)探測設(shè)備保障完好。任何一個細(xì)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致整個任務(wù)的失敗。

另一方面，火星大氣密度低、而溫度低，環(huán)境十分復(fù)雜，探測器著陸的難度非常高。為了讓探測器在火星表面安全著陸，也需要建立很多大型的地面實驗室，進(jìn)行反復(fù)模擬驗證。

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國家航天局官網(wǎng)消息顯示，為確保我國首次火星探測任務(wù)順利完成，我國天基測控系統(tǒng)團(tuán)隊針對任務(wù)要求及特點進(jìn)行總體設(shè)計，完成了天鏈一號02星及天鏈二號01星系統(tǒng)任務(wù)適應(yīng)性改造等多項技術(shù)狀態(tài)準(zhǔn)備。　　

天鏈衛(wèi)星是我國地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，擔(dān)負(fù)著天基測控與數(shù)據(jù)中繼功能，主要為我國在軌航天器提供全球范圍內(nèi)的跟蹤與數(shù)據(jù)中繼支持，被稱為太空數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”。我國首次火星探測任務(wù)中，這個團(tuán)隊將控制兩顆中繼衛(wèi)星接力跟蹤目標(biāo)，提供遙測數(shù)據(jù)中繼傳輸服務(wù)。

 

2020年成火星探測元年  

為何三個國家扎堆去火星？

1996年以來，幾乎每個發(fā)射窗口都有火星探測器發(fā)射。美國宇航局(NASA)的“好奇號”探測器自2012年在火星著陸以來，一直不斷傳送令人驚嘆的火星照片。

2020年，中國、美國、阿聯(lián)酋等國家均已明確于今年執(zhí)行火星探測任務(wù)。

美國航天局的“毅力”號火星車計劃在多次推遲后，最新計劃將于7月30日發(fā)射升空，并帶上首架火星直升機(jī)“機(jī)智”號一同前往火星，尋找可能在火星上存在過的生命跡象，為“人類登陸和探索火星”探路等。

不同于美國航天局的“一推再推”，原定于今年探測火星的歐洲航天局和俄羅斯航天局則放棄了此次完美的“窗口”，推遲計劃至2022年秋季。

那么，為何各個國家都“扎堆探索”火星呢？在楊宇光看來，各個國家積極探測火星，最終目的并非移居火星。由于火星和地球在很多方面有相似性，中國首次自主火星探測不僅在于探究火星生命的存在和演化過程等問題，更可借此了解地球的演化歷史和預(yù)測地球的未來變化趨勢，同時也為人類開辟新的生存空間尋找潛在目標(biāo)。探測和研究火星，可以更加全面的了解太陽系的歷史，繼而深入全面的了解未來地球發(fā)展的趨勢，進(jìn)一步推動人類生活的可持續(xù)發(fā)展。

圖片來源：我們的太空 微博

吳霞表示，在包括火星探測的深空探測技術(shù)方面，目前國內(nèi)仍處于初級階段，還有很長的一段歷程需要追趕。但在吳霞看來，太空探索和技術(shù)積累是永無止境的。即使是已經(jīng)發(fā)射過多顆深空探測器的美國、俄羅斯等國家，在人類探索宇宙的征途中，也僅僅是邁出了一小步。此前，為模擬火星之旅以及在火星上生活可能出現(xiàn)的各種情況，俄羅斯連同歐洲航天局實施了一個名為“火星500”(Mars500)的計劃，招募6名志愿者，于莫斯科一個密封空間生活520天，讓科學(xué)家觀察他們遇上各種緊急事件的一舉一動。未來，人類是否能夠移民火星，有很多值得想象的空間。

除此之外，即使火星探測難度非常之大，在民營航天領(lǐng)域，熱度也居高不下。Space X 的馬斯克是火星的“狂熱粉絲”，更是希望在有生之年可以移民火星。因此前往火星一直是 SpaceX 的首要任務(wù)，此前將宇航員送入太空，只是幫助人類完成踏入太空目標(biāo)的基礎(chǔ)，而星艦飛船才是實現(xiàn)人類星際旅行夢想又或者說馬斯克夢想的重要一環(huán)。

此次發(fā)射主要由國家隊承擔(dān)。那么，未來，民營商業(yè)航天企業(yè)是否有可能參與到產(chǎn)業(yè)鏈中？吳霞認(rèn)為，從目前國內(nèi)商業(yè)航天的實力看，開展深空探測還有很長的一段距離要走。但隨著國家隊航天技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，也為民營商業(yè)航天的發(fā)函積蓄更多力量。隨著航天技術(shù)的積累，商業(yè)環(huán)境的變化，未來民營商業(yè)航天企業(yè)參與到深空探測賽道值得期待。