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。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，这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”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。
　　看点②:登陆主要面临三大难点
　　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。”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。
　　看点③:惊心动魄的9分钟环环相扣
　　面临如此艰巨的挑战，天问一号又是如何漂亮利索地完成整个过程的？5月15日凌晨1时许，天问一号探测器在火星停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。随后，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。
　　天问一号的降落过程历时约9分钟，大致分为气动减速段、降落伞减速段和动力减速段。9分钟内，着陆巡视器要完成10多个动作，每个动作都要一气呵成，而且只有一次机会，可以说是环环相扣、步步惊心。
　　当速度降至100米/秒时，天问一号通过反推发动机进行减速，由大气减速阶段进入动力减速阶段。在距离火星地表100米时天问一号进入悬停阶段，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，抵达火星表面。
　　孙泽洲表示，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。科研人员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。
　　看点④:着陆区选择兼顾工程与科学目标
　　天问一号着陆巡视器平稳着陆，着陆地点为什么要选择在火星北半球的乌托邦平原？
　　“火星上的地形地貌从分布上来看，北半球多为平原，南半球大多是山地，坑洼不平，因此国际上有着陆计划的火星探测任务，大多数选择着陆在北半球。”耿言介绍，基于工程实现“安全着陆与巡视”的要求，科研人员识别了高度、坡度、岩石、风速、尘土、能源等约束要素，在要求的北纬5度-30度区间内，选了两个区域。“首先是希望海拔高度低一点，这样着陆过程长一点，探测器更从容一些。其次是希望地势平缓，石块分布尽可能少一点，风速也尽可能小一点，要尽量避开沙尘暴。另外，要选择白天降落，保证着陆后太阳能帆板打开，顺利获取能源保障。”
　　乌托邦平原南部预定区域，位于古海洋和古陆地的交界处，科学家认为该地方有很高科学价值，很有可能会取得意想不到的科学成果。
　　看点⑤:“祝融号”将在火星展开巡视探测
　　天问一号成功着陆后，进入舱将着陆信息通过环绕器转发地面。进入舱和“祝融号”火星车先后完成坡道及太阳翼天线展开，火星车在第一时间将成功展开的消息传回地面。一切准备就绪后，火星车将自主驶离着陆平台，抵达火星，开始新的征程。
　　“祝融号”以3天为一个工作周期。受到火星苛刻的环境影响，火星车每次只能“工作”一两个小时，工作内容主要包括环境感知、科学探测、数据下传等。
　　火星车上搭载了6台载荷，分别是多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机。它们共有五大使命，主要涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等研究，将带来火星的第一手资料。其中，与气象有关的研究项目将收集温度、气压、风速和风向的大气数据，并研究火星的磁场和重力场。
　　如果只看图片，火星的地貌似乎与地球上的沙漠戈壁无异。但火星上的风速可达180米/秒，几乎是地球上特大台风风速的3倍还多。强烈的风速会掀起大量的沙尘、石块，形成特大沙暴，对火星车的生存造成严峻考验。面对这样的情况，设计师使用了一种新型材料，这种材料不易沾上灰尘，即使沾上，也可以通过振动将其抖落。
　　火星表面还密布着石块等障碍物，火星车的行驶需要更加“小心翼翼”。当遇到复杂路况时，地球上的火星车将对火星路况进行模拟行驶，确认无误后才会发出指令。天问一号是我国“行星探测重大工程”整体规划中的第一次任务，后续还规划了小行星探测、火星取样返回、木星系及行星穿越探测。未来的深空探测，更加值得期待。

（据人民日报海外版)