編者按

2020年7月23日，“天問一號”成功發(fā)射，開啟了中國首次火星探測之旅。這不僅是一次技術(shù)突破的壯舉，更是中華民族將古老哲思轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實行動的生動實踐——從屈原筆下對宇宙秩序的追問，到今日航天器對火星的精準探測，變的是探索的方式與手段，不變的是人類對星空的向往與對真理的執(zhí)著追求。

為了實現(xiàn)星辰大海的夢想，無數(shù)航天人以科技為筆、以匠心為墨，在星際探索的恢宏畫卷上寫下了獨樹一幟的“中國答案”。

“圜則九重，孰營度之？”兩千多年前，詩人屈原在汨羅江畔昂首問天，寫下了不朽的《天問》。這穿越時空的叩問，凝結(jié)著中華民族對宇宙本源的無盡好奇。千年之后，2020年7月23日，“天問一號”搭載著同樣對宇宙的追問，由我國最大推力的“長征五號”運載火箭成功發(fā)射。

我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器

成功發(fā)射

來源｜新華社

這一刻，標志著中國首次自主行星探測任務(wù)正式啟航，將千年的詩意哲思，化作了探索星辰大海的堅實步伐。

叩問星辰

火星是離太陽第四近的行星，大小處在地球和月球之間，是太陽系中與地球最為相似的行星。對火星的好奇和向往，深深影響著人類對自然科學(xué)、人文科學(xué)等重大命題的思索。

“世界各國的行星探測大致聚焦于這幾個問題：太陽系的起源與演化，生命的起源與演化，地外生命信息的探尋等。這也是行星探測試圖回答的問題，即我們從哪里來，又將到哪里去。通過行星探測，人們試圖找到人類、太陽系乃至宇宙的起源與演化的奧秘。生命的出現(xiàn)是必然還是偶然？我們能否在其他的星球尤其是跟地球類似的火星上，尋找到生命起源的證據(jù)？這些都是科學(xué)界非常關(guān)注的重大問題?！眹液教炀痔皆屡c航天工程中心深空部部長耿言說。

從地球到火星最遙遠的距離大約4億公里，國際上對于火星的探測，起步于20世紀60年代。截至2020年6月底，國際上共發(fā)射了44個火星探測器，但任務(wù)成功概率只有50%左右。

從地球到火星最遠4億公里的“蜀道”，其艱險程度，真可謂“難于上青天”。

回望我國火星探測的歷史，其實早在“嫦娥一號”任務(wù)取得圓滿成功之后，中國航天人的目光已悄然投向更遙遠的深空。2010年8月，8位院士聯(lián)名向國家建議，開展月球以遠深空探測的綜合論證。此后，經(jīng)過三輪迭代優(yōu)化，最終于2016年1月正式立項實施。

這一刻，中國首次自主行星探測任務(wù)正式拉開序幕。

萬里蒼穹一步登“天”

中國火星探測雖起步晚，卻志存高遠。立項伊始，便瞄準世界前沿，明確提出在國際上首次通過一次發(fā)射，完成“環(huán)繞、著陸、巡視探測”三大任務(wù)。如果這一目標能夠順利實現(xiàn)，我國將成為世界上第二個獨立掌握火星著陸巡視探測技術(shù)的國家。

一步實現(xiàn)“繞、落、巡”，意味著任務(wù)研制難度加大，失敗的可能性增加?！盎剡^頭來看，這條技術(shù)路線的選擇非常正確，整體上更加節(jié)省經(jīng)費，特別是在技術(shù)上能實現(xiàn)跨越發(fā)展，在較短的時間內(nèi)使我國在行星探測領(lǐng)域跨入世界先進行列?！蔽覈状位鹦翘綔y任務(wù)工程總設(shè)計師張榮橋說。

天問一號火星探測器試驗隊部分隊員合影

來源 | 中國航天網(wǎng)

“天問一號”是中國自主發(fā)射的第一枚火星探測器，由軌道器、著陸器和巡視器組成，共攜帶有13臺有效載荷，對火星的地表地形、礦物組成、水冰分布、淺層結(jié)構(gòu)、大氣環(huán)境、磁場分布等進行探測。

要將如此“龐然大物”一舉送入地火轉(zhuǎn)移軌道，離不開“長征五號”火箭的澎湃推力。它必須讓探測器達到并超過每秒11.2公里的第二宇宙速度，才能徹底掙脫地球引力束縛，奔向火星。而火星探測的“窗口期”每26個月才出現(xiàn)一次，機遇稍縱即逝，對探測器系統(tǒng)、運載火箭、發(fā)射場、測控網(wǎng)、地面應(yīng)用等各環(huán)節(jié)都是極限考驗。

按照計劃，當“天問一號”進入環(huán)火軌道，運行到選定的進入窗口后，探測器進行降軌控制，釋放著陸巡視器，軌道器則進行升軌控制，進入中繼通信軌道，為火星車提供中繼通信鏈路，并開展環(huán)繞科學(xué)探測。

勇闖“驚心動魄9分鐘”

2021年2月10日，歷史性的一刻降臨。經(jīng)過半年多的長途跋涉，“天問一號”成功實施火星捕獲，進入環(huán)火軌道。

2021年3月，我國“天問一號”火星探測器已進入火星軌道，“祝融號”火星車不久就將著陸火星表面。作為總指揮、總設(shè)計師顧問的葉培建院士常常出現(xiàn)在指揮大廳，關(guān)注著探測任務(wù)的進程。在一場火星探測動員會上，葉培建鄭重說道：“本來我們?nèi)セ鹦蔷褪菫榱送瓿梢豁椏茖W(xué)任務(wù)，但我們也要憋著一口氣，我們是為國家榮譽而戰(zhàn)！”

“祝融號”火星車

來源｜中國科學(xué)報

葉培建希望年輕人知曉，深空探測的意義絕不僅僅來自科學(xué)探索本身，它是大國力量的象征?！爱斂茖W(xué)技術(shù)賦予國家更多底氣，別人才不會居高臨下地對待你。”

在此前人類嘗試著陸火星的任務(wù)中，僅美國取得9次成功，蘇聯(lián)“火星三號”著陸20秒后失聯(lián)，其他嘗試均告失敗。

到達火星軌道后，“天問一號”沒有立即降落，而是環(huán)火飛行數(shù)月。中國首次探測火星，最重要的是確保萬無一失，因此，“天問一號”選擇了最穩(wěn)妥的模式——“先繞后落”。

2021年5月15日7時18分，中國“天問一號”探測器穩(wěn)穩(wěn)降落在位于火星北半球的烏托邦平原上。至此，我國首次火星探測任務(wù)順利度過了最為兇險的階段——從進入火星大氣層到著陸火星表面的“驚心動魄9分鐘”。

“天問一號”的輝煌成就，是一場凝聚全球智慧的壯麗交響。它是開放的科學(xué)探索平臺，包括港澳地區(qū)高校在內(nèi)的全國多地研究機構(gòu)積極參與研制過程，并與歐空局、法國、奧地利、阿根廷等組織和國家開展了多項合作。

“天問一號”行走的軌跡，是屈原叩問蒼天時無法想象的道路；“祝融號”回傳的影像，是古老天問在星辰間得到的清晰回響。從《天問》詩篇的深沉詠嘆到“天問一號”的精準入軌，兩千年求索濃縮于一步堅實的跨越。中國探索深空的腳步，一旦邁出，便永不停歇。

審核專家：北京航空航天大學(xué)航空專家、《航空知識》主編王亞男

參考文獻：

[1]火星，我們來了[N].人民日報,2020-07-27.

[2]我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器成功發(fā)射[N].新華社,2020-07-23.

[3]“天問一號”任務(wù)火星探測器發(fā)射成功，7個月長途跋涉奔向火星[OL].北京日報客戶端,2020-07-23.

[4]這次，中國來了！“天問一號”：中國首次火星之旅[N].解放軍報,2020-07-10.

[5]科學(xué)有國界嗎？“人民科學(xué)家”葉培建這樣說[N].中國科學(xué)報,2024-01-04.

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