2021年5月15日，歷史定會(huì)記住這一天。我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)著陸，成功“落火”。這次著陸有多不容易？實(shí)現(xiàn)著陸后，火星探測(cè)任務(wù)還要邁過(guò)哪些難關(guān)？
為何環(huán)火飛行3個(gè)月后才著陸？
2021年2月10日晚，“天問(wèn)一號(hào)”到達(dá)火星附近，并進(jìn)入環(huán)火軌道，為著陸火星作準(zhǔn)備?？蛇@一準(zhǔn)備，就是三個(gè)多月。“天問(wèn)一號(hào)”為什么這么“墨跡”呢？
國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席、中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光解釋?zhuān)@三個(gè)多月中，“天問(wèn)一號(hào)”主要做了兩件事。
一是變軌。這是為了讓“天問(wèn)一號(hào)”從當(dāng)前的低傾角大橢圓軌道，變?yōu)閮A角接近于90度的“極地軌道”，讓“天問(wèn)一號(hào)”環(huán)繞火星飛行的每一圈都經(jīng)過(guò)南北兩極，實(shí)現(xiàn)對(duì)火星各區(qū)域的探測(cè)覆蓋。
二是實(shí)施著陸準(zhǔn)備，包括對(duì)預(yù)設(shè)著陸點(diǎn)使用相機(jī)進(jìn)行探察，為著陸器和巡視器的組合體進(jìn)入火星大氣做準(zhǔn)備。
▲ “天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器火星捕獲過(guò)程影像（定向天線監(jiān)視相機(jī)畫(huà)面）
在此期間，環(huán)繞器用攜帶的中分和高分相機(jī)、磁強(qiáng)計(jì)、礦物光譜分析儀等設(shè)備對(duì)火星開(kāi)展多維度探測(cè)，包括對(duì)預(yù)定著陸區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的地形、地貌探測(cè)，對(duì)著陸區(qū)附近區(qū)域進(jìn)行沙塵暴探測(cè)，擇機(jī)實(shí)施火星著陸。
全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)航天科技集團(tuán)五院黨委書(shū)記趙小津曾坦言，這一階段的數(shù)據(jù)收集非常重要，萬(wàn)一著陸時(shí)碰到斜坡坡度較大的地方，將影響任務(wù)安全。
著陸區(qū)為何選擇烏托邦平原？
“天問(wèn)一號(hào)”的火星著陸點(diǎn)是烏托邦平原，這個(gè)位置的選擇是有講究的。
烏托邦平原位于火星北半球，是火星上面積最大的平原。火星南、北半球的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、表面及次表面巖石礦物等差異巨大?；鹦悄喜繛楦叩?，這些高地60%的面積遍布著“瘢痕累累”的隕石坑。而火星的北部，則是被火山熔巖填平的低矮平原，地形平緩，隕石坑較少且地質(zhì)年齡較輕，地殼較薄，是更理想的降落地。
▲這是“天問(wèn)一號(hào)”今年3月傳回的兩張高分辨率相機(jī)拍攝的影像，分辨率為0.7米/像素，能看出大量地形地貌細(xì)節(jié)。成像質(zhì)量完全能夠滿足火星車(chē)考察著陸區(qū)的需要。圖片來(lái)源：科普中國(guó)
另外，有關(guān)烏托邦平原，還有一個(gè)最新的科學(xué)探測(cè)發(fā)現(xiàn)有待進(jìn)一步證實(shí)。那就是在烏托邦平原距離地面1到10米的淺表底層下方有大量地下水冰存在，儲(chǔ)水量相當(dāng)于地球面積最大的淡水湖——蘇必利爾湖。火星地下有水這種物質(zhì)，是否意味著火星存在或存在過(guò)生命？是否意味著火星是地球人的未來(lái)？這些問(wèn)題的答案都有賴(lài)“天問(wèn)一號(hào)“的深入探測(cè)。
為什么業(yè)內(nèi)用“黑色七分鐘”來(lái)形容“落火”過(guò)程？
在選定著陸點(diǎn)后，如何成功降落火星是一大難題。
今天的“落火”過(guò)程中，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器要以合適的角度切入火星大氣層，角度太小則無(wú)法進(jìn)入大氣層，角度太大又會(huì)因?yàn)楸淮髿鈱舆^(guò)度加熱而燒毀。在再入、下降與著陸過(guò)程中，探測(cè)器要在7分鐘左右的時(shí)間里，將時(shí)速?gòu)募s每小時(shí)2萬(wàn)千米降至0，實(shí)現(xiàn)軟著陸。
▲點(diǎn)擊視頻，查看“落火”過(guò)程演示動(dòng)畫(huà) 視頻來(lái)源：航天科技集團(tuán)五院
就是這樣一個(gè)復(fù)雜、精密的降落過(guò)程被業(yè)內(nèi)稱(chēng)作“黑色七分鐘”。為什么這么說(shuō)呢？因?yàn)檫@七分鐘正是一個(gè)火星探測(cè)器任務(wù)中最驚險(xiǎn)的部分。
航天專(zhuān)家、北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新指出，從地球傳信號(hào)到著陸器要10多分鐘，遠(yuǎn)大于7分鐘的著陸時(shí)間。這就意味著降落全程的所有動(dòng)作都需要著陸器自己完成，這對(duì)軟件和硬件要求極高。同時(shí)探測(cè)器的防熱措施是否可靠？降落傘、氣囊和緩沖火箭等能否按程序工作？其中有一個(gè)步驟出問(wèn)題，整個(gè)任務(wù)都會(huì)功虧一簣。在此次“天問(wèn)一號(hào)”成功著陸火星前，曾有專(zhuān)家表示，世界上40多次火星探測(cè)任務(wù)中，能夠安全度過(guò)這7分鐘的僅有9次。
可見(jiàn)，“天問(wèn)一號(hào)”的成功“落火”背后夾雜著無(wú)數(shù)嚴(yán)密的思索和艱辛的汗水。
后續(xù)還要邁過(guò)哪些難關(guān)？
與之前其他國(guó)家分幾次完成不同，我國(guó)的“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器要一次性完成“繞、落、巡”。目前，我們已經(jīng)完成了“繞”和“落”的過(guò)程。接下來(lái)，著陸器和巡視器的組合體將釋放高度1米85、240公斤左右的“祝融”號(hào)火星車(chē)，開(kāi)始“巡”這個(gè)階段的工作。
▲我國(guó)首輛火星車(chē)“祝融”號(hào)亮相！來(lái)源：央視新聞
“祝融”號(hào)火星車(chē)預(yù)計(jì)將在火星上運(yùn)行約90天。在這期間，它將近距離采樣并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)，定期傳回地球。焦維新提出，到這一階段，可能遇到的較大風(fēng)險(xiǎn)就是沙塵暴了，像之前的“勇氣號(hào)”火星車(chē)等也遭遇過(guò)沙塵暴的麻煩。如果火星上的沙塵暴覆蓋了“祝融”的太陽(yáng)帆板，就會(huì)讓帆板效率降低。不過(guò)，火星車(chē)可以通過(guò)抖動(dòng)把一部分沙子去除。
在浩瀚宇宙，探索永無(wú)止境。期待我們的“祝融”火星車(chē)能給世界帶來(lái)更多有關(guān)火星的新消息！
（來(lái)源：綜編自中國(guó)新聞網(wǎng)、參考消息、科普中國(guó)、廣州日?qǐng)?bào)、澎湃新聞等）
