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轨道 火星你好，天问来访

来源：人民网－人民日报
轨道 火星你好，天问来访
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【 轨道|火星你好，天问来访】图表资料来源：中国航天科技集团五院、中国航天报
看天问一号着陆火星
中国航天再次迎来历史性时刻!
5月15日7时18分，距离地球3.2亿千米之外，天问一号探测器成功实现火星表面软着陆，稳稳落在火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功!
自去年7月23日在文昌航天发射场启程，天问一号经历了长达近7个月的“奔火”之旅和3个月的“环火”探测，如今“登火”成功，并且即将开展巡视探测。
环绕、着陆、巡视，通过一次发射实现“绕、着、巡”三大任务，这在世界航天史上尚属首次。火星探测属于高风险航天任务，我国突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术，迈出了星际探测征程中的重要一步，是我国航天事业发展中又一个具有重大意义的里程碑。
看点①
从“奔火”到“探火”，天问一号要闯六道关
由于地球与火星之间距离迢迢，天问一号探火的旅程可谓征途漫漫。
从工程设计来看，我国首次火星探测任务过程包括发射段、地火转移段、火星捕获段、停泊段、离轨着陆段和科学探测等6个阶段。
2020年7月23日，天问一号在文昌航天发射场飞向遥远深空。按照预先设计的精准轨道，天问一号在浩渺无垠的太空中飞行了202天，飞行里程约4.75亿千米，其间实施了1次深空机动和4次中途修正，终于在2021年2月10日成功实施火星捕获，从地火转移轨道进入到环火轨道。
2月10日19时52分，天问一号探测器成功实施火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”目标的第一步。
进入火星轨道后，天问一号探测器经过几次调整，于2月24日成功实施第三次近火制动，进入火星停泊轨道，开展了为期约3个月的环绕探测。
为什么在轨探测这么久？专家介绍，天问一号探测器在火星停泊轨道运行，绕火期间一次次从首选着陆点乌托邦平原上空掠过。经过预定着陆区上空时，天问一号会利用中分辨率相机、高分辨率相机、光谱仪等载荷设备对预定着陆区进行详查，主要探测预定着陆区的地形、地貌以及是否存在沙尘天气等，为着陆巡视器安全着陆做好准备。
“我们之前并没有去过火星，也不掌握一手资料，因此这些数据的收集非常重要。”中国航天科技集团五院总体设计部火星探测器总体主任设计师王闯表示。
看点②
登陆是火星探测最关键环节，主要面临三大难点
此前不少媒体在报道天问一号着陆的过程中，使用了“黑色7分钟”的说法。对此，国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言解释，“7分钟只是个约数，我国此次着陆过程设计时长为9分钟。这是因为天问一号在实施火星捕获时已有减速动作，工程设计上是先环绕、再进入，因此速度相对其他国家低一些，工程设计情况和进入速度不同，所需时间也不太相同。”
但是，无论是7分钟还是9分钟，“进入、下降、着陆”这一阶段都是火星探测最关键和核心的环节。此前一些失败的火星探测任务，大多是在这一过程中“折戟”失利。
登陆火星面临三大难点：
首先是火星环境的不确知性，增加了着陆的不确定性。火星表面有一层稀薄的大气，与月球和地球的环境截然不同。“月球没有大气，着陆过程完全靠反推发动机减速，干扰因素少；对于地球的大气环境，我们也有深入认识。但我们对火星环境的了解非常有限，也没有经过飞行验证后的数据，火星大气稀薄且受季节、夜昼、火星风暴等影响非常不稳定；火星表面地形复杂，遍布岩石、斜坡、沟壑等障碍物；火星尘暴也较地球更为严重。这些都会带来很大风险。”耿言分析。
其次，着陆过程较为复杂，短时间内完成多个动作，不容半分差错。中国航天科技集团五院天问一号探测器总设计师孙泽洲表示：“这个过程需要融合气动外形、降落伞、发动机、着陆缓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。”
第三，距离遥远，只能靠着陆巡视器全程自主控制。“着陆时，火星和地球的距离达到3.2亿千米，无线电信号一来一往大约35分钟，地面不可能直接遥控，所有动作触发条件的测量、判断，所有动作的执行，包括最后阶段通过拍摄着陆区的图像并选择满足条件的着陆点，均是自主测量、自主判断、自主控制。”耿言表示。

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