转载：本文来自微信公众号“高山大学”（ID:gasadaxue），作者：朱珍，编辑：李嘉、邓舒夏，转载经授权发布。
北京时间2021年5月15日上午8时20分左右，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功住陆火星。
从1960年苏联首次尝试发射，到1965年美国“水手4号”第一次传回数据，再到而家仍漫步喺火星表面嘅“好奇号”，截止目前，人类已经实施火星探测活动40几次，成功和部分成功嘅任务仅一半左右，能够住陆火星并成功开展探测任务嘅仅为个位数。
“天问一号”嘅成功住陆，是中国航天领域嘅里程碑事件。从此刻开始，我国火星探索迈出嘅第一步，稳稳当当地落喺红色星球嘅土地上。
为何绕转火星3个月才住陆？
“天问一号”于2020年7月发射升空，同期发射嘅美国“毅力号”早喺今年2月18日便已成功住陆火星“耶泽洛”陨坑，但于2月10日率先到达火星轨道嘅“天问一号”，为何要围绕火星转3个多月，几次进行轨道调整，今日才最终住陆呢？
首先，到目前为止，美国登陆火星嘅探测器已有8个，早已获取大量嘅火星数据，无需花时间环绕火星飞行，可以直接登陆。而中国是个“探火”新手，因此要提前对火星住陆区成像，并采集数据，为登陆做足准备。
另一方面，同“毅力号”任务唔同，“天问一号”将一次性完成环绕、住陆、巡视三大目标任务。喺航天史上，呢是首例。还从来没有任何一个国家以呢种“极限”嘅方式执行过行星探测任务。
“天问一号”发射到住陆全过程3D动画，视频源自科普中国
中国敢挑战咁样嘅难度，得益于一系列嫦娥计划嘅成功实施，让中国航天唔仅积累大量技术，也增强信心。
“天问一号”喺登陆火星之前嘅绕转过程度，每一圈都经过南北两极，对火星各区域进行全方位探测，测量火星上土壤特性和水冰分布，绘制火星嘅形态学和地质学地图。同时佢还收集部分火星电离层、电磁场和引力场嘅数据。
“天问一号”绕火星运行轨迹，图自网络
除此之外，“天问一号”仲系要要对预设住陆点——乌托邦平原嘅陆区情况进行观察和研究，以揾到最佳住陆窗口，避免遇上大嘅沙尘暴等恶劣天气，从而保证探测器嘅安全稳定住陆。
住陆过程系点样嘅？
虽然我国之前嘅探月任务度，探测器已经几次成功软住陆月球表面甚至是带回月壤，但相比月球，火星表面存喺大气，并且大气压为地球嘅1%，环境更加复杂，住陆条件自然也更加系严苛。
探测器火星住陆过程常常被NASA称为“黑色七分钟”甚至是“死亡七分钟”。因为火星同地球距离十分遥远，从地球到火星嘅通信往返时间为6到45分钟，信号存喺延迟，呢导致成个住陆过程只能靠探测器自己判断和执行，地球地面无办法做任何控制。
“天问一号”探测器嘅成个住陆过程为9分钟左右。这意味住探测器喺9分钟内将速度从约4.9 km/s降到0 km/s。
“天问一号”离轨住陆全过程，图自网络
而完成呢个任务嘅第一步，就是借助火星嘅大气，但係空气摩擦产生嘅巨大热量冲击都系“天问一号”必须要面对嘅难题。“天问一号”解决呢个问题依靠嘅系防热盾，能够喺减速嘅同时，防止探测器被巨大热量冲击破坏。
“天问一号”探测器构造，图自网络
喺速度降低90%之后，探测器展开随身携带嘅减速伞，进一步降低速度，直到速度降低到100 m/s以内，探测器抛弃防热盾和降落伞，开启反推发动机，最终将速度降到3.6 m/s后，进入悬停阶段，寻找合适嘅住陆点，从距离火星表面几米高嘅地方做自由落体下落。
最后软住陆瞬间，唔同嘅探测器各显神通，方法各唔相同。
美国嘅“机遇号”“勇气号”，是弹出一只气囊，让住陆器喺上面蹦几十次，直到没有弹力。“毅力号”和“好奇号”采用嘅都系“空中吊车”嘅方式，即火星车被空中吊车悬吊住减速触地，住陆后绳索会立即被切断，空中吊车飞离。
“天问一号”住陆器，图自网络
“天问一号”嘅住陆器由于体重较大，采用嘅系“支腿式”，喺降落过程度，会伸出一个有弹性嘅缓冲支架，保证住陆器平稳落地。最后，“天问一号”嘅火星车“祝融号”从住陆器上滑下，“横行”喺火星嘅红色土地上。
“祝融号”火星车1：1模型，图自网络
此时，由于“祝融号”无办法直接同地球指挥中心取得联系，“天问一号”嘅环绕器环绕器会降低轨道，进入一个近火点265公里、远火点12500公里，周期8个个钟头嘅轨道，为火星车提供通讯中继。
住陆之后干乜嘢？
“天问一号”住陆喺火星乌托邦平原南部。乌托邦平原位于火星北半球，相较于南半球坑洼唔平嘅山地，北半球嘅平原是更为理想嘅降落区域，因为这里海拔更低，探测器会有更多时间用于减速。
乌托邦平原位置，图自网络
地质学家认为那里好可能系一个古海洋和古陆地嘅交界处，有好高嘅科学价值。
身高185cm，体重240kg嘅“祝融号”火星车喺我哋眼里是个大胖子，但六轮全驱嘅配置，让“祝融号”喺火星上能够火力全开，“横行霸道”，即便一个轮胎受到损坏，火星车都可以正常工作，十分灵活。
“祝融号”火星车采用我国自主研发嘅“正十一烷相变保温系统”，能够以太阳能为动力，同时为处喺极寒环境中嘅火星车保温，成个火星车嘅预测寿命为90个火星日（火星嘅一日约为24个钟头40分钟，90个火星日约为92个地球日），但也有可能可以工作得更耐。
喺这短短一段时间内，“天问一号”嘅科学目标包括：
（1）绘制火星地质同形态嘅结构图；
（2）研究火星表层土壤特征和水冰分布结构；
（3）分析火星表层物质组成；
（4） 测量电离层以及火星表面嘅气候和环境特征；
（5）加强研究人员对火星嘅物理场（电磁场、引力场）和次表层及内部结构嘅认知。
简单嚟讲就是，所到之处但凡能收集到嘅资料，一网打尽。
90个火星日结束后，“天问一号”环绕器还会再次降低轨道，进入一个近火点265公里、远火点12000公里嘅“科学探测轨道”，对火星表面进行至少一个火星年（约1.88个地球年）嘅近距离全球探测，同时也可以兼顾火星车嘅通讯中继。
2016年首个“4.24中国航天日”会上，中国火星探测任务正式立项。而家“天问一号”嘅一小步，是中国航天科学探索嘅一大步。期待“天问一号”瑰丽壮美嘅火星之旅带来更多激动人心嘅好消息。
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