但駕長征御天問,
夢啟九州探穹宇!
剛剛,中國首次火星探測任務天問一號探測器,在海南島東北海岸中國文昌航天發射場,由長征五號遙四運載火箭發射升空。
天問一號探測器將在地火轉移軌道飛行約7個月后,到達火星附近,通過“剎車”完成火星捕獲,進入環火軌道,并擇機開展著陸、巡視等任務,進行火星科學探測。

此次火星探測是我國行星探測階段的首次任務,也是我國深空探測領域全新的里程碑,有望一次實現“環繞、著陸、巡視”3個目標。航天專家表示,這是其他國家第一次實施火星探測從未有過的,面臨的挑戰也是前所未有。
此次任務的科學目標是實現對火星的表面形貌、土壤特性、物質成分、水冰、大氣等方面的科學探測。
陜西航天金牌動力再立新功

飛往火星并非像奔月那么“簡單”,月球離地球才38萬公里,而“天問一號”探測器的航行時間為7個多月,飛行距離約為4億公里。這個距離,約是地月距離的1萬余倍,就相當于約830萬個全馬賽程。這么遠的距離如何到達?這時候就體現出長征五號的“威力”了。
液氧煤油發動機裝配現場
液氧煤油發動機試車

要想成功飛向火星,搭載火星探測器的運載火箭必須達到第二宇宙速度,方能助力探測器脫離地球引力,踏上神秘的探火之旅。

位于西安航天基地的航天科技集團六院為本次發射用長征五號遙四火箭和“天問一號”探測器,共研制交付了78臺各型發動機,助力“天問一號”問天。
火箭發射環節,由8臺120噸液氧煤油發動機組成的助推器和2臺50噸級氫氧發動機組成的芯一級動力同時點火,助力火箭從地面噴薄而起,工作到一定時間,助推器熄火分離,芯一級動力獨自承擔起助跑任務;當芯一級動力完成使命關機后,與火箭分離,助跑接力棒交到由2臺9噸級膨脹循環發動機組成的二級動力手中,它們經過二次起動,將“天問一號”火星探測器送入地火轉移軌道。
預計將飛行約7個月抵達火星
按照計劃,天問一號探測器將由長征五號運載火箭送入地火轉移軌道,飛行約7個月抵達火星。
經歷火星捕獲、火星停泊后,著陸巡視器將與環繞器分離,進入火星大氣。

△天問一號1:1著陸平臺(右)和火星車(左)
著陸巡視器成功著陸后,火星車駛離著陸平臺,搭載的科學載荷開機,開始火星表面巡視探測。
火星車在火星上將如何工作?
“眼睛”“翅膀”助力全方位探測
據央視新聞報道,在我國首次火星探測任務中,火星車將承載火星表面巡視探測等重要使命,為中國打開火星之門,使我們真正進入深空、走近火星,揭開她神秘的面紗。
到達火星后,火星車將在火星表面工作90多天,除了要進行探測作業,還會將它在億萬公里之外的所見所聞傳回地球,幫助我們認識火星、了解火星。
火星車高度有1米85,火星車最引人矚目的就是豎立在前端的桅桿,頂端的方形設備就像機器人的腦袋。而頂端的方形盒子,就是火星車的“眼睛”,上面有幫助火星車避開障礙來實施前行實時探測的全景相機,還有識別礦物質成分的多光譜相機。

△天問一號火星車
在火星車上,還裝有4個“大翅膀”,這正是太陽能電池板。除此之外,火星車還配有探測雷達、磁場探測儀和氣象測量儀,可以對火星進行全方位的探測。
將搭載火星車著陸到火星地表的是著陸平臺,也叫著陸器,和火星車加起來是1300公斤,它載著火星車要完成進入大氣減速下降、落火、延伸坡道,隨即火星車就可以走到火星表面,開展探測作業。

△天問一號1:1著陸平臺
著陸平臺載著火星車,從進入火星大氣層到降落到火星地表只有短短七八分鐘,卻被人們稱為“恐怖7分鐘”,因為這過程中電磁信號是完全被屏蔽掉的,要完全依靠著陸器的自身本事。
中國首次火星探索為啥取名“天問”?
中國古代稱火星為“熒惑”。其中“熒”代指火星由于土壤富含氧化鐵而發出的紅光;“惑”則出于古人對火星運行缺乏規律而感到的困惑。
而本次火星探測任務中的“天問”一詞,則出自我國浪漫主義詩人屈原所著《楚辭》中的同名長詩《天問》。全詩通篇是對天地、自然和人世等一切事物現象的發問。
遂古之初,誰傳道之?
上下未形,何由考之?
冥昭瞢暗,誰能極之?
馮翼惟象,何以識之?
“宇宙誕生之初的情況人們是怎么知道的?天地未分,混沌無垠,是誰考定而知之的?幽明之理,難知難曉,誰能窮極其本源?天地既分,惟象無形,何以識知它的形象?”
早在先秦時期,屈原就已對當時的天文學提出了質疑,這是可貴的科學精神萌芽。這與如今科學家們對火星的不斷探究精神,不謀而合。
我們為啥要探索火星?
在太陽系,火星的自然環境與地球最為接近,兩者幾乎都形成于約45億年前,組成結構也大致相同,有核、幔、殼。火星與地球有著相似的自轉周期,一個火星日大約是24小時39分鐘,而且它還和地球一樣,也有四季更迭。

(北京飛控中心供圖)
火星表面呈現出紅色,在它最明亮的時候猶如一團火球。按照天文學家的說法,這一抹紅色實際上并不是真正的火焰,火星上溫度反而極低,接近于地球的南極。呈現紅色的原因,是火星的土壤富含氧化鐵,就像是土地生了銹。這種土壤的形成,是風與水雙重侵蝕作用產生的。由此可見,火星上曾經存在過大量的水和大氣。
這就意味著,火星上有可能出現過生命。那么,火星是地球的過往,還是我們未來的歸宿?
只有人類或人類的探測器“身臨其境”,才能一步步得到解答。正因為如此,人類每一次火星探測任務幾乎都受到大范圍的關注。
如今這一次,是來自中國的天問一號。
