火星|出发！火星！中国首次火星探测之旅启程 这些要点你知道多少？
7月23日13时25分 ， 我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场 ， 用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器 ， 成功将探测器送入预定轨道 ， 开启火星探测之旅 ， 迈出了我国行星探测第一步 。 为何要探测火星？这次去火星想干嘛？抵达火星 ， 探测难点在哪里？火星探测任务科普小课堂来了 ， 这些知识点你了解多少？
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人类为何要探索火星？
火星是离太阳第四近的行星 ， 与地球邻近且环境最为相似 ， 是人类走出地月系统开展深空探测的首选目标 。 著名天文学家、科普作家卡尔·萨根曾列举了探测火星的理由：首先 ， 火星是地球上人类可以探索的距离较近的行星之一；其次 ， 大约40亿年以前 ， 火星与地球气候相似 ， 也有河流、湖泊甚至可能还有海洋 ， 未知的原因使得火星变成今天这个模样 ， 探索火星的气候变化的原因 ， 对保护地球的气候条件具有重大意义；此外 ， 他还列举了诸如长期来看 ， 火星是一个最有可能供人类移居的星球等理由 。
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地球与火星（图片来源：NASA）
此外 ， 国际火星探测已取得了丰富成果 ， 发现了曾经有水、甚至现在还存在水的若干证据 ， 极大激发了人们在火星寻找生命的热情 ， 也成为当前国际深空探测的热点 。 所以 ， 火星是否有孕育生命的条件、火星是地球的过去还是未来 ， 都成为科学研究的重大课题 。 在载人登月后 ， 火星成为人类登陆行星的首选目标 。
火星探测的难点在哪？
假若以月球探索作为对比 ， 迄今为止 ， 人类历史上成功将月球车送往月球的国家 ， 也只有美国、苏联和中国 ， 可见登月难度之高 ， 而火星探索比月球探索难度更高 。 据中国探月工程报道 ， 人类对火星的探测始于上世纪60年代 ， 前苏联和美国率先展开 ， 后期日本、欧空局、印度相继加入这一行列 。 几十年来 ， 火星探测成功率仅为一半左右 。 前苏联在1960-1988年间进行了近20次探测任务 ， 但没有一次取得完全成功 。 在20世纪90年代以后 ， 成功率才达到三分之二左右 。 难点集中在以下五个方面：
1.距离遥远 。 火星距离地球在5600万—4亿千米之间 ， 且变化区间大 。 此外 ， 火星与地球并不处在同一平面内 ， 轨道设计难度可想而知 。
2.窗口难得 。 根据地火在太阳系的相对运动关系 ， 约26个月出现一次从地球发射探测器到火星的机会 ， 这就是所谓的“窗口期” ， 一旦错过就需要等待两年多 。
3.需要强力运载火箭 。 前往火星 ， 不仅需要摆脱地球引力 ， 还需要摆脱太阳的强大引力 ， 这意味着更强力的运载火箭是探测火星的先决条件 。
4.着陆难度大 。 火星大气密度仅为地球的1%左右 ， 可以利用它对探测器进行减速 ， 但过程中会产生高达2000摄氏度的热量 。 火星着陆器既需要隔热罩隔绝热量 ， 还需要配备减速、降落伞进一步减速 。
5.着陆区域与时机的选择 。 火星表面沟壑纵横 ， 砂砾遍布 ， 对着陆点的选择和火星车的路径规划提出了更高的要求 。
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好奇者号火星车降落火星过程
为何此时去火星？
成功率仅为一半左右的火星探测 ， 自然也不是“说走咱就走” 。 上文提到 ， 根据地火在太阳系的相对运动关系 ， 约26个月出现一次从地球发射探测器到火星的机会 ， 出于节省燃料和推力的原因考虑 ， 近期各国火星探测计划均集中在该时间段 。 在本月底 ， 我们就将迎来火星探测的“高光时刻” 。 有三个国家将在7-8月底陆续扎堆开启火星之旅——美国、中国和阿联酋 。 天问一号作为中国首次自主火星探测任务 ， 与美国“毅力号”和阿联酋“希望号”同在7月下旬到8月初出发 ， 开展人类对火星的新一轮探索 。 其中 ， 我国的“天问一号”火星探测器预计将成为人类历史上第一个一次性实现绕飞火星轨道、着陆火星、开展火星地面探测三个目标的深空探索任务 。
而从1960年至今 ， 人类已实施火星探测活动40余次 ， 但尝试前往火星的太空任务有一半以失败告终 。 其中最大的一个困难就是“恐怖7分钟” 。 即火星探测器在再入、下降与着陆火星过程中 ， 需要在7分钟之内 ， 将探测器的时速 ， 从2万公里降低到零 。 跟地球大气层相反的是 ， 火星大气层非常稀薄 ， 降速过程几乎得不到火星大气层的帮助 ， 火星的极端气候 ， 也会使软着陆变得更加困难 。 科学家表示需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术 ， 才能实施软着陆 。 去年11月 ， 我国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验在河北省完成 ， 此次试验模拟了着陆器在火星环境下 ， 悬停、避障、缓速下降的过程 。 对其设计正确性进行了综合验证 ， 有了这次模拟试验 ， 中国科学家们对火星上的软着陆 ， 更有信心 。
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去年11月 ， 我国首次火星探测任务
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11月14日拍摄的试验现场 。 新华社采访人员金立旺摄
这次去火星 “天问一号”目的是啥？
“天问” ， 源于屈原长诗《天问》 ， 彰显了中国人迈向更远深空的毅力和决心 。 中国首次火星探测任务天问一号探测器 ， 已在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场 ， 由长征五号遥四运载火箭发射升空 ， 飞行约7个月抵达火星 ， 火星车上搭载了6种有效载荷 ， 包括地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪、表面磁场探测仪、气象测量仪 ， 为完成火星表面巡视探测科学任务提供了保证 。 此行目的是 ， 实现火星环绕、着陆、巡视探测目标 。 同时 ， 为了适应火星地表的特殊环境 ， 火星车还具备环境感知、障碍识别、局部路径规划及多轮运动协调控制等功能 。 中国首次火星探测任务工程副总指挥、探月与航天工程中心主任刘继忠表示 ， 火星车在火星上依靠太阳能来获得能源 ， 它的设计寿命为3个火星月 ， 相当于约92个地球日 。 期间 ， 火星车将对火星的地质、环境、气象等进行探测 ， 人们可直观地了解火星和地球环境的异同 。
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天问一号1:1着陆平台（右）和火星车（左）
自上世纪60年代起 ， 人类就开启了探索火星的征程 。 在44次探索任务中 ， 一步步的尝试接近火星、绕飞火星轨道、着陆火星、开展火星地面探测 ， 可迄今为止 ， 人类的火星探测项目完全成功率还不到50% 。 在这个7月底 ， 我们迎来“逐火盛宴” 。 无论成败 ， 我们都知晓 ， 每一次火星探索任务 ， 都需克服无数艰难险阻 ， 都承载着无数人和努力 ， 这也是人类历史上的一次壮举 。 飞向火星 ， 探索神秘浩瀚宇宙 ， 我们永不停止！
封面新闻编辑 郭馨鞠综合整理
【火星|出发！火星！中国首次火星探测之旅启程 这些要点你知道多少？】资料综合：央视新闻 中国数字科技馆 中国新闻网中科院之声 中国探月工程CCTV英语频道《中国24》 等
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