2021年5月15日，歷史定會記住這一天。我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測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，火星探測任務(wù)還要邁過哪些難關(guān)？
為何環(huán)火飛行3個月后才著陸？
2021年2月10日晚，“天問一號”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，就是三個多月。“天問一號”為什么這么“墨跡”呢？
國際宇航聯(lián)合會空間運(yùn)輸委員會副主席、中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光解釋，這三個多月中，“天問一號”主要做了兩件事。
一是變軌。這是為了讓“天問一號”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“天問一號”環(huán)繞火星飛行的每一圈都經(jīng)過南北兩極，實(shí)現(xiàn)對火星各區(qū)域的探測覆蓋。
二是實(shí)施著陸準(zhǔn)備，包括對預(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。
▲ “天問一號”探測器火星捕獲過程影像（定向天線監(jiān)視相機(jī)畫面）
在此期間，環(huán)繞器用攜帶的中分和高分相機(jī)、磁強(qiáng)計、礦物光譜分析儀等設(shè)備對火星開展多維度探測，包括對預(yù)定著陸區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的地形、地貌探測，對著陸區(qū)附近區(qū)域進(jìn)行沙塵暴探測，擇機(jī)實(shí)施火星著陸。
全國政協(xié)委員、中國航天科技集團(tuán)五院黨委書記趙小津曾坦言，這一階段的數(shù)據(jù)收集非常重要，萬一著陸時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？
“天問一號”的火星著陸點(diǎn)是烏托邦平原，這個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?；鹦悄喜繛楦叩兀@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“天問一號”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考察著陸區(qū)的需要。圖片來源：科普中國
另外，有關(guān)烏托邦平原，還有一個最新的科學(xué)探測發(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生命？是否意味著火星是地球人的未來？這些問題的答案都有賴“天問一號“的深入探測。
為什么業(yè)內(nèi)用“黑色七分鐘”來形容“落火”過程？
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”過程中，天問一號探測器要以合適的角度切入火星大氣層，角度太小則無法進(jìn)入大氣層，角度太大又會因?yàn)楸淮髿鈱舆^度加熱而燒毀。在再入、下降與著陸過程中，探測器要在7分鐘左右的時間里，將時速從約每小時2萬千米降至0，實(shí)現(xiàn)軟著陸。
▲點(diǎn)擊視頻，查看“落火”過程演示動畫 視頻來源：航天科技集團(tuán)五院
就是這樣一個復(fù)雜、精密的降落過程被業(yè)內(nèi)稱作“黑色七分鐘”。為什么這么說呢？因?yàn)檫@七分鐘正是一個火星探測器任務(wù)中最驚險的部分。
航天專家、北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新指出，從地球傳信號到著陸器要10多分鐘，遠(yuǎn)大于7分鐘的著陸時間。這就意味著降落全程的所有動作都需要著陸器自己完成，這對軟件和硬件要求極高。同時探測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？其中有一個步驟出問題，整個任務(wù)都會功虧一簣。在此次“天問一號”成功著陸火星前，曾有專家表示，世界上40多次火星探測任務(wù)中，能夠安全度過這7分鐘的僅有9次。
可見，“天問一號”的成功“落火”背后夾雜著無數(shù)嚴(yán)密的思索和艱辛的汗水。
后續(xù)還要邁過哪些難關(guān)？
與之前其他國家分幾次完成不同，我國的“天問一號”探測器要一次性完成“繞、落、巡”。目前，我們已經(jīng)完成了“繞”和“落”的過程。接下來，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”號火星車，開始“巡”這個階段的工作。
▲我國首輛火星車“祝融”號亮相！來源：央視新聞
“祝融”號火星車預(yù)計將在火星上運(yùn)行約90天。在這期間，它將近距離采樣并將數(shù)據(jù)存儲下來，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)險就是沙塵暴了，像之前的“勇氣號”火星車等也遭遇過沙塵暴的麻煩。如果火星上的沙塵暴覆蓋了“祝融”的太陽帆板，就會讓帆板效率降低。不過，火星車可以通過抖動把一部分沙子去除。
在浩瀚宇宙，探索永無止境。期待我們的“祝融”火星車能給世界帶來更多有關(guān)火星的新消息！
（來源：綜編自中國新聞網(wǎng)、參考消息、科普中國、廣州日報、澎湃新聞等）
