骄傲！火星上首次留下中国印迹

经过了近300天的漫长旅程，2021年5月15日7时18分，“天问一号”火星探测器所携带的“祝融号”火星车及其着陆组合体，成功着陆于火星北半球的乌托邦平原南部预选着陆区，标志着我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

当然，这也意味着中国成为了继苏联、美国之后第三个登陆火星的国家，同时也是亚洲第一个登陆火星的国家。

令人动容的是，就在“天问一号”成功登陆火星之后，中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥难掩激动之情，忍不住落下了眼泪；而“天问一号”探测器系统总师孙泽洲和探测器系统总指挥赫荣伟，则紧紧地拥抱在了一起……

这一幕被国家航天局的工作人员记录了下来，因为这一成功背后的艰辛只有他们自己才知道！

（国家航天局新闻宣传中心张高翔摄）

据21ic家了解，由于火星探测风险高、难度大，探测任务面临着行星际空间环境、火星稀薄大气、火面地形地貌等挑战；同时还会受到远距离、长时延的影响。因此，着陆阶段存在着环境不确定、着陆程序复杂、地面无法干预等诸多难点。

要知道，中国航天和其他国家航天不一样，美国一直封锁和中国航天的技术交流，之前甚至还将中国排除在国际空间站项目之外。与欧空局、日本、印度不同，我们根本得不到美国分享的数据，更得不到美国的相关技术支持。

然而，此次“天问一号”任务成功突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术，实现了我国首次地外行星着陆，是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑！

（资料图）

下面，21ic家汇总了一些关于“天问一号”登陆火星的技术问题，希望大家能够进一步了解到中国航天来之不易的成功与辉煌。

1、火星探测存在哪些技术难度？

在火星探测技术方面，通常会受限于所携带的电力和通信天线能力，着陆和巡视任务几乎无法直接与地球通信，必须依赖环绕器的信号中继服务。前往火星期间，它们也需要导航、通信、能量等服务。因此，环绕器是所有火星探测任务的基础。

而我国首次火星探测时，“天问一号”仅在一次任务中就同时实现了“环绕”、“着陆”和“巡视”三大目标，实现了对火星从天到地的立体观测。其中，自由移动的“祝融号”着陆火星后，能将火星表面各种细节直观地全方位展现出来，这一成果的意义是不可取代的。

2、抵达火星后，为何等待三个月才着陆？

一方面，环绕器的完全成功是探测火星的基本前提。在环绕器稳定后再进行着陆操作，可以为着陆巡视组合体提供更大的选择余地和容错空间；另一方面，中国还缺乏对火星的全面了解，着陆区的实际地形地貌和气象条件等都需要详细勘察。

因此，在抵达火星后，需要花费一定的时间研究勘察。否则，贸然着陆的风险可想而知。

3、登陆火星究竟有多难？

在火星上着陆需要探测器的自主着陆能力，但由于地球和火星相距甚远，通信延迟很大，地球上的控制中心不可能实时控制火星上的探测器。因此，登陆火星极其困难。

另外，登陆火星的难度远远超过了登陆月球，一方面要应对不可避免的大气冲击、摩擦和积累的热量；另一方面，着陆巡视组合体还必须增加气动、隔热、避震等防护结构，这使得重量、复杂度和成本等大幅上升，随之风险系数也会大大增加。

据悉，在“天问一号”之前，苏联和美国曾有20个探测器尝试在火星着陆，但其中只有10个探测器成功着陆，成功率仅为50%。由此可见，我国一次就成功登陆火星有多么不容易！

4、“祝融号”如何获取能量？

“祝融号”是依靠太阳能进行工作的，但由于火星距离太阳很远，其太阳能密度仅为地球附近的4成左右，这对太阳能帆板收集能量的要求极高。

为了解决这一问题，“祝融号”使用了4片巨大的由三结砷化镓构成的“蝴蝶型”太阳能电池阵列，以此确保足够能量供应。

5、“祝融号”如何与地球通信？

地球和火星相距甚远，这对于通信来说是一个巨大挑战，因为信号衰减情况会随着距离增加而迅速提升。一方面，在地球上需要建立巨大的深空通信天线网，以尽可能捕捉来自“天问一号”的微弱信号；另一方面，“天问一号”的环绕器也要携带直径达2.5米的高增益定向天线，尽力提高通信能力，与地球保持稳定联系。

然而，“祝融号”是不可能像环绕器一样携带巨大的天线，并提供足够能量供应的。同时，它还携带了6大核心科学仪器和工程相机等辅助系统，数据量相当大，这对通信资源要求很高。另外，“祝融号”还要时刻跟随火星自转，与地球沟通极为困难。

因此，“祝融号”通过环绕器实现信号中继。在正常运转时，将所有的宝贵数据储存起来。当环绕器飞临“祝融号”上空时，再将信号上传并接收新的指令，全程由环绕器直连地球。

6、“祝融号”着陆后，“天问一号”在干嘛？

在“祝融号”工作期间，“天问一号”的环绕器会一直紧张忙碌地为它服务，转发各种科研数据回归地球，同时向它转发来自地球的指令。

由于环绕器携带了中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、矿物光谱分析仪、磁强计、离子与中性粒子分析仪、能量粒子分析仪等7项仪器，因此它本身也是一个超级科研平台。

由于环绕器飞行在距离火星最近200余千米、最远12000余千米的大椭圆轨道上，因此它能在多种轨道高度对火星进行整体性、全球性、综合性研究。

总之，“天问一号”探测火星与“祝融号”着陆火星，不仅是中国航天工程任务难度的新突破，更是我国在行星科学领域的史无前例突破。“天问一号”的五大科学目标，将为我国深空探测领域打下重要的基础，同时也给世界带来了对火星研究的丰富补充。