中国历史性一天：火星探测器“天问一号”发射成功

03 各国为何钟情于“扎堆”探索火星？

我们也知道最近各国都在“扎堆”进行火星探测，这是为什么呢？

原因在于以现在的航天水平来看，火星距离地球的距离实在是太远了，探测火星要比探测月球在实际操作上难得多。

要知道人类经常光顾的月球的距地距离为38万公里，而火星地球之间最近的时候距离也远达5500万公里，最远的时候更是要达到4亿公里。因此火星探测是一个非常讲究时机的活动。

平均每15~17年会有一次火星大冲，届时太阳、地球、月球、火星会规律排列在一条直线上，火星和地球的距离会进一步缩短。

▲模拟火星冲日图像

而最近的一次火星大冲的时间是2018年7月27日，已经过了，而下一次的火星大冲要等到2035年9月16日，这一日期又太远。

所以退而求其次，火星冲日每隔26个月就会出现一次，而对于地球来说，发射火星探测器的最佳窗口期在火星冲日前两个月，最近的窗口期也就在今年的7月中旬到8月中旬，在这段时间，从地球出发的航天器才能沿着最节省燃料的轨道到达火星。

此前，在这一窗口期已经公布了四大火星探测器的发射计划，分别是中国天问一号、美国毅力号、阿联酋希望号（由日本 H-2A 火箭发射），以及欧盟及俄罗斯的罗莎琳德·富兰克林。

但由于种种原因，欧盟及俄罗斯的 ExoMars 2020已经于三月中旬决定推迟到 2022 年发射，从2020的火星探测器发射小组“退群”了，不得不说，这已经是ExoMars 计划第六次推迟了。

此前，中国还曾想在2009年搭载俄罗斯的联盟号运载火箭发射火星探测器，但由于战斗民族的火箭一次次出问题，中国也转而决定自主完成火星探测的全套流程。

这个小组中首先出发的是“土豪国”阿联酋的希望号（阿拉伯语 al-Amal），它在今年的7月20日的凌晨5点58分成功发射。预计探测器的到达时间会在2021年的2月。

▲阿联酋的希望号火星探测器

为了保证研发的进度和发射速度，阿联酋选择了具有强大航天实力的美国和日本作为合作伙伴，通过日本三菱重工研制的H-IIA火箭将自己的火星探测器运往太空。

希望号探测器由阿联酋和美国科罗拉多大学波德分校联合研制，重 1.35 吨，大小与一辆轿车相仿。由两个太阳能发电板供电，总功率 1.8 千瓦，这和家用电水壶的功率差不多。

探测器搭载有直径 1.5 米的高增益天线以及若干低增益天线。此外，探测器利用恒星跟踪定位仪来进行导航。

此外阿联酋还选择了美国深空网（DSN）对火星探测任务的希望号航天器进行跟踪、导航与通信而建立的地基全球分布测控网。

▲希望号运行过程展示

在运转火箭方面，日本的H-IIA火箭直径4米，高度53米，属于捆绑式两级火箭。它的运载能力与我国的长征三号乙火箭相当。

希望号上携带了三种先进的科学仪器，分别是EMIRS:阿联酋红外光谱仪、EXI：阿联酋勘探成像仪以及EMUS：阿联酋紫外线光谱仪。这些仪器的搭载主要是为了研究火星大气做准备。

而如果中国此次任务的所有流程都可以圆满完成，中国将成为世界上首个对火星集环绕、着陆、巡视探测的国家。

天问一号发射成功后，接下来集环绕、着陆、采样返回的天问二号也将提上日程。天问二号个除了轨道器和着陆器以及巡视器以外，还有上升器和返回舱，发射任务计划2028至2030年执行。

04 人类探索火星的漫漫长路

从儿时的《火星奇遇记》，到“非主流”时期流行的“火星文”，再到电影《火星救援》，这个神秘的铁锈红色星球——火星，一直寄托着无数人的太空梦想。

“硅谷钢铁侠”马斯克是火星的“狂热粉丝”，这位科学怪人一直在为人类移民火星做努力，此前在马斯克SpaceX载人航天器“龙飞船”成功发射后，他即刻发表推特称：通往火星的大门已经开启。

人类对火星历史的追溯可以到公元前，但对火星的探测是最近60年的事情。60年间，人类共进行了47次火星探测，成功率仅有43%，而在火星上成功着陆的探测器也只有8个，因此由于火星没收了很多人类的探测器，这个红色星球也被人们形象地称为“航天器坟场”。

▲迄今为止人类向火星发射的探测器

但就算是这样，人们还是依旧前赴后继地将探测器运往火星，毕竟这个可能作为未来“人类移民最佳选择”的神秘星球，火星的魅力实在是太大了。

人类火星探测起步于60年代美苏的“太空竞赛”，美苏两个大国在探测火星的旅途中完成了很多“第一次”。

▲火星 图源：NASA

1960 年 10 月 10 日，前苏联向火星发射了第一枚探测器。1964年美国发射的水手4 号， 是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器。

在1971年，苏联发射火星3号成为了首颗在火星着陆的探测器，尽管它只工作了20秒，但是也成为了人类探测器在火星着陆的一个重要里程碑。

1975年8月20日美国发射的海盗1号，成为了全球首个能成功登陆火星的卫星。

在20年后，1996年，美国的火星环球侦测者号发射成功，这枚探测器持续工作了 10 年，直到 2006 年才失去讯号联络，它是最成功的火星探测任务之一。它利用所携带的一些专业仪器，进行海拔高度测量，科学家绘制了火星的地形图。

▲火星3D地图

进入00年代，欧盟和中国也加入了火星探测的行列中，而美国在这一时期迎来火星探测“大爆发”，在火星探测事业上遥遥领先。

2003年，美国将勇气号和机遇好两辆火星车送往太空，对火星进行实地考察。勇气号在执行任务期间，曾首次找到火星上曾有水存在的证据，并从火星上拍摄到了地球的照片。而机遇号截至2018年1月25日，已在火星漫游14年多，取得了很大的成绩，并于2019年2月13日任务结束。

2007年美国凤凰号探测器首先证实了火星上的确存在水，还找到了火星上存在碳酸钙和粘土的线索。同年，欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器靠近火星飞行，顺利完成利用火星引力调整飞行速度和轨道的任务。

2007 年 6 月中俄正式签署合作协议，中国火星探测计划中的第一颗火星探测器萤火一号计划于 2009 年搭载俄罗斯的联盟号运载火箭发射，但是俄国老大哥的火箭一再出问题，中国也转而研发自己的火星探测系统。

在10年代，印度成为了火星探测黑马，中国也在重启火星探测计划。而在今天，中国终于完成了首次自主进行火星探测的第一步。

05 结语：火星探测的目标是星辰大海

火星作为距地球最近的类地行星之一，是人类最想登陆的行星，也是目前人类最有可能移居的星球。探索火星的过程，不仅仅是航天科技和深空探测水平的科技方面的巨大提升，更对人类文明的进程及探索宇宙与生命的意义有着非同寻常的影响。

天问一号任务将为中国打开火星之门，无论成败与否，都将是人类进军火星的一次重大飞跃，祝愿这次火星探测器发射任务一切顺利，圆满成功！