火星上首次留下中国印迹

我国航天航空事业又取得了重要成就，天问一号成功着陆火星，这对于我国航天事业可谓是可喜的记录，我们也能更多的了解到火星方面的知识，5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，在火星上首次留下中国印迹，下面就跟随见闻坊小编一起来了解一下火星上首次留下中国印迹，我国首次登陆火星，中国天问成功着陆火星。

火星上首次留下中国印迹

5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，在火星上首次留下中国印迹，迈出了我国星际探测征程的重要一步。后续，祝融号火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检驶离着陆平台并开展巡视探测。

我国航天事业取得一系列重大成就

1957年10月4日，第一颗人造地球卫星成功发射，人类进入太空时代。1958年8月17日，人类第一次尝试发射月球探测器先驱者0号，迈出人类深空探测第一步。上世纪90年代以来，深空探测活动逐渐复苏，各主要航天国家纷纷制定面向未来的深空探测长远规划或任务计划。经过几代人努力，我国航天事业也取得一系列重大成就，我们有能力走出地球、迈向深空！

从嫦娥一号到五号，我国探月工程稳步推进

上个世纪80年代，我国科学家开始研究月球探测的可行性。90年代，成立“863月球探测课题组”进行研究论证。2003年，提出探月工程“绕、落、回”三步走战略规划。2004年，嫦娥一号工程立项实施，拉开中国深空探测的序幕。迄今为止，我国已执行5次月球探测任务，进行了6次发射。

嫦娥一号月球探测卫星于2007年10月24日成功发射，这是我国首次进行深空探测，是继人造卫星、载人航天之后，中国航天第三个里程碑，也是我国航天器研制自主创新的典范。

嫦娥二号于2010年10月1日发射，其主要目标是:获取高精度月球表面三维影像，为嫦娥三号选择落月点打好基础；开展深空探测系列共性关键技术在轨飞行验证。

嫦娥三号于2013年12月2日发射，12月14日安全着陆于月球正面预选着陆区，成为新世纪人类首个在月球表面软着陆的探测器。嫦娥三号任务实现我国首次地外天体软着陆和巡视勘察，进一步完善探月工程体系。

嫦娥五号飞行试验器于2014年10月24日发射，11月1日其返回器精准安全着陆，服务舱重返地月L2点探测和环月轨道，完成月球引力借力变轨等多项拓展试验。这次任务的圆满完成，证明我国掌握了第二宇宙速度半弹道跳跃式再入返回技术，有能力开展月地往返多目标探测，开拓深空探测新领域。

嫦娥四号中继星于2018年5月21日发射，2018年6月14日成功实施轨道捕获控制，进入使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点的Halo轨道的卫星，并为其后嫦娥四号着陆器和巡视器实现月球背面探测提供通信中继服务。嫦娥四号于2018年12月8日发射，2019年1月3日成功实现人类历史上首次月球背面软着陆，不但巩固了我国已经掌握的月球软着陆技术，还实现了在通信中继支持下地外天体着陆和巡视探测的技术突破。

从月球到火星，我国深空探测战略分三步走

近20年来，我国按照深空探测三步走战略规划，一步一个脚印、扎实推进，后续正在进一步开展以下工作:通过探月四期工程和载人登月工程，推动建立无人和有人相辅相成的月球基地，探索、开发和利用月球的宝贵资源；开展小行星和彗星探测，小行星采样返回；开展火星采样返回、木星和其卫星探测及行星际穿越。此外，小天体监视与防御、太阳系边际探测和地外生命探测等一系列任务也在深化论证，国际合作的大科学工程——月球科考站也在努力培育之中。

2020年是我国深空探测不平凡的一年。按预定计划，我国第一个火星探测器“天问一号”于7月23日成功发射。经7个月左右的飞行，“天问一号”将于2021年实现火星绕、落、巡。首次任务即实现三项目标，国际上还没有成功先例。嫦娥五号探测器也将于2020年下半年发射，实现月球无人采样返回，完成我国探月工程“绕、落、回”三步走的最后一步。（厦门市老科协 供稿）

人类深空探测三个阶段

人类深空探测活动可分为三个阶段。第一阶段从1958年到上个世纪70年代末，以美苏两国太空竞赛为主导，20多年间发射次数高达174次；以1969年阿波罗11号实现载人登月和1977年旅行者1号、2号发射为代表，载人深空探测和无人深空探测取得重大进展。第二阶段是上个世纪80年代，随着载人登月竞赛结束，主要以金星、火星和哈雷彗星探测为主，深空探测相对沉寂。第三阶段从上个世纪90年代至今，新一轮以科学发现为主要目标的深空探测活动逐渐复苏，欧洲、日本、中国、印度和以色列等国家纷纷加入深空探测队伍。

与一般航天任务相比，深空探测时间跨度大，具有高风险性，需要在科学探索和技术验证间综合权衡。截至2020年6月，人类已执行深空探测任务260多次；探测目标包括月球、太阳、大行星及其卫星、矮行星、小天体（小行星和彗星），乃至太阳系以外的天体。其中，飞行距离最远的旅行者1号探测器，距离地球已超过200亿公里。

深空探测技术要求

深空探测主要关键技术包括行星际飞行技术、深空自主导航与控制技术、深空测控通信技术、智能控制技术、长寿命高可靠性技术、先进能源与热控技术、复杂空间环境防护技术等。

深空探测总目标

探索太阳系和宇宙的起源、发展和演化是深空探测的科学总目标，具体包括太阳系内各天体的起源、发展和演化，地外生命和水的存在，探索空间资源为后续开发利用做准备。

天问一号着陆的“惊魂九分钟”

5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，在火星上首次留下中国印迹，迈出了我国星际探测征程的重要一步。后续，祝融号火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检驶离着陆平台并开展巡视探测。目前，人类火星探测任务成功率仅有50%左右，而成功登陆火星表面并顺利开展工作的探测任务成功率则更低，大约只有20%，难度可想而知。

火星探测器进入火星大气的时速约为21000千米，但要在7-9分钟内，让速度在受控状态下降为0，实现在火星上安全着陆，这是火星探测任务中技术难度最大、失败率最高的关键因素，大部分失败都是折戟在这一阶段。

“恐怖9分钟”

5月15日凌晨2时多，天问一号在火星停泊轨道上进入着陆窗口，随后探测器实施降轨，环绕器与着陆巡视器开始器器分离，继而环绕器升轨返回停泊轨道，着陆巡视器运行到距离火星表面 125 千米高度的进入点，开始进入火星大气，并最终软着陆在火星表面。

要想平安稳定地降落到火星表面，首要问题就是让高速奔驰的天问一号减速。“超音速降落伞是减速技术中难度最大的一个环节，天问一号在使用降落伞时要保证在超音速、低密度、低动压下打开，而这个过程存在开伞困难、开伞不稳定等问题。”航天科技集团五院天问一号探测器总体主任设计师王闯介绍说，“ 由于火星大气非常稀薄，进入火星时要求探测器的气动外形具备高效的减速性能，同时需要更轻量化的防热材料。”

除了减速设计，火星进入方案的选择也至关重要，甚至可以说决定“生死”。因为，从开始踏上进入点的那一刻起，天问一号就迎来了此次探火旅程中最为凶险、最为惊心动魄的“恐怖 9 分钟”。目前，人类火星探测任务成功率仅有五成左右，大部分失败都是折戟在“进入/下降/着陆（简称 EDL）”这一阶段。

“火星探测最大的难点就是 EDL，这个过程需要融合气动外形、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。每个环节都必须确保精准无误，差一秒都可能造成整个任务的失败。”航天科技集团五院天问一号探测器总设计师孙泽洲说。为此，早在 EDL前，“天问一号”在火星停泊轨道上就对着陆区进行了详查预探测，获取了大量的着陆区地形地貌的数据，并对火星尘暴发生的概率进行了评估；同时，火星探测器继承了嫦娥三号、四号、五号成熟的悬停、避障技术，以确保安全着陆。“在上述这些措施的基础上，我们还在国际上首次采用了基于配平翼的弹道-升力式进入方案，以降低火星大气参数不确定性带来的风险，提高适应能力。”

据航天五院总体设计部星探测器总体主任设计师王闯介绍，天问号在进星层以后先借助星，进动减速，这个过程它克服了温和姿态偏差。动减速完成后，天问号的下降速度也减掉了90% 左右。紧接着天问号打开降落伞进伞系减速，当速度降100米/秒时，天问号通过反推发动机进减速，由减速阶段进动减速阶段。在距离星表100时，天问号进悬停阶段，完成精避障和缓速下降后，着陆巡视器在缓冲机构的保护下，抵达星表。

总的来说，整个过程天问号在9分钟内将约2万千/时的速度降到0/时。值得提的是，虽然此前我国已有表着陆经验，但是此次天问号星软着陆任务更加艰难。星表存在（星表的密度是地球表密度的 1%左右），此外，火星表面地形复杂，遍布岩石、斜坡、沟壑等障碍物；火星尘暴较地球更为严重。这些因素给着陆火星带来了极大难题，安全着陆风险非常高；另星离地球距离更加遥远，最远4亿公里，通信时延单程达到 20 分钟左右，因此整个着陆过程相距遥远的地球来不及做任何处置，只能靠天问号主完成，经历“未知9分钟”。

航天科技集团五院总体设计部星巡视器总体主任设计师陈百超表示：“我国是次实施星探测任务，对星的环境，特别是，类似这些参数，我们没有数据。所以相当于我们到了个完全未知的个环境，这种难度可想知。”

接下来做什么？

成功着陆后，“绕”“着”“巡”的串联任务终于进到最后步。着陆后，进舱将着陆信息通过环绕器转发地。进舱和星先后完成坡道及太阳翼天线展开，星将在第时间将成功展开的消息传回地。切准备就绪后，星将主驶离进舱，抵达，开始新的征程！探测星不仅是程任务的突破，更是星科学领域的突破。

除了常规的通信、能源（太阳能帆板）、撑结构、动系统等部分外，“天问号”整体上携带了13种科学载荷，其中7个在星上空的环绕器上，分别是中分辨率相机、分辨率相机、次表层探测雷达、星矿物光谱探测仪、星磁强计、星离与中性粒分析仪、星能粒分析仪。6台分布在星上，分别是多光谱相机、次表层探测雷达、星表成分探测仪、星表磁场探测仪、星象测仪、地形相机。它们共有五使命，主要涉及星空间环境、地表形貌特征、壤表层结构等研究，将给中国带来星的第资料。其中，与象有关的研究项将收集有关温度、压、速和向的数据，并研究星的磁场和场，这些也将解答众的好奇——星究竟是什么样的候。

按照计划，90个星后，星将结束巡视探测作，环绕器也将进轨道调整，从开展环绕科学探测。

为什么选乌托邦平原？

此次天问一号着陆首选落点是火星北半球的乌托邦平原，为何选择这里呢？

乌托邦平原（拉丁语：Utopia Planitia），又译作乌托邦低原，为火星上最大的平原，直径3200公里，中央为49.7°N 118°E，位于阿尔及尔平原的对跖点上。1976年9月3日，美国“海盗2号”火星探测器在此平原着陆，对着陆点周围进行了探测。

根据相关资料，这是一个巨大撞机平原，数十亿年前这里被海洋覆盖。根据探测数据，在乌托邦平原的中心区域，比火星基准高度低7千米。这对火星车着陆很有利，因为地势低，则气压比较高，火星车着陆时受到大气的阻力比较大，有利于软着陆。

据称，乌托邦平原拥有一定储量的地下冰层，平原上有间隙冰等地下物质活动的痕迹，形成了多边形地貌，具有较高的探索价值。中国国家航天局探月与航天工程中心副主任、中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰此前也曾表示，地质学家说这里很可能是一个古海洋所在地。在古海洋和古陆地交界的地方，科学家认为这个地方有很高的科学价值，很有可能会取得意想不到的科学成果。

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