據國家航天局訊息，5 月 15 日 7 時 18 分，經由航天科技集團研製研發的火星探測器天問一號，經歷了十個月的太空旅行後，攜帶其著陸巡視器成功著陸火星烏托邦平原。至此，中國成為了全球繼美國後，第二個成功登陸火星的國家。

“天問一號”探測器總重約為 5 噸，由環繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器主要包括進入艙和“祝融號”火星車。該探測器於 2020 年 7 月從我國南部的文昌航天發射場發射升空。

祝融號火星車重 240 公斤，攜帶有地形相機、多光譜相機、次表層探測雷達、磁強計以及成分探測儀等共 6 臺科學有效載荷。

近些年，各國密集開展了各種火星探測計劃，除了天問一號，美國和沙特去年同一時間也相繼發射了火星探測器。美國的探測器已於三個月前登陸火星，相比之下，我國的天問一號早發射卻晚登陸，晚登陸的三個月其實包含著“大學問”。

經歷“恐怖九分鐘”，實現“巨大飛躍”

從進入火星大氣到著陸火星表面是整個火星著陸過程中最為驚險的時刻。天問一號任務火星著陸分為氣動減速、傘系減速、動力減速、懸停避障與緩速下降四個階段，歷時“恐怖九分鐘”。

下面是視訊：

火星目前距離地球超過 3 億公里，天問一號發出的訊號需要約 18 分鐘才能傳送到地球，因此科學家無法作出實時監察或操控，天問一號必須完全依靠自身計算機獨立完成著陸全過程。

天問一號由軌道器、著陸器和巡視器組成，著巡組合體放置於氣動外罩之中。15 日凌晨 4 時，軌道器首先與著巡組合體分離，它將繼續繞著火星飛行，為著陸器和地球提供中繼通訊。

經過 3 小時後，在大約 125 公里的高度，著巡組合體以 11.2° 的進入角和 4.8 公里 / 秒的速度進入火星大氣。

火星大氣的密度不到地球大氣密度的百分之一，這意味著大氣對探測器的減速效果會很不好。雖然大氣稀薄，但快速的降落摩擦還是會產生極強的氣動加熱效應，這將直接導致探測器表面的溫度升高至 2000 度。

經過 5 分鐘的大氣減速後，降落傘開啟，探測器會進一步充分減速，大約 40 秒後，隔熱盾拋離，速度降為 250 米 / 秒。

到了距離火星表面 1.5 公里時，降落傘和氣動外罩的上部分一同被拋離，並啟動反推火箭進行減速。到了高度為 100 米時，著巡組合體懸停在空中，它所攜帶的雷達和光學相機將會尋找合適的降落點。

最終，天問一號於 7 時 18 分穩穩地降落於烏托邦平原 25.1°N 109.9°E 位置處。所攜帶的“祝融號”成為人類史上第六臺探索火星表面的火星車。

義大利博洛尼亞射電天文學研究所的行星科學家奧羅西表示，"祝融" 火星車著陸成功，就意味著中國只用一次任務就實現了美國耗費數十年曆經多次任務實現的目標，"這是巨大的飛躍"。

火星探測上演“三國演義”，跑得慢並不是實力弱

前蘇聯、俄羅斯、英國等多國過去都嘗試進行火星著陸任務，但除了中國外至今只有美國成功。前蘇聯在 1960 至 1970 年代多次嘗試派出探測器在火星著陸，最終全數失敗。而美國的維京一號在 1976 年降落火星，是首個成功降落的探測器。

天問一號是中國第二個主要的火星探測任務，上一個任務是 2011 年與俄羅斯合作的螢火一號，原本計劃會環繞火星執行並收集資料，但搭載著螢火一號的俄羅斯火箭出現異常，令螢火一號無法離開地球軌道，最終掉回地球大氣層燒燬。

地球跟火星的平均距離是 2.25 億公里，最近距離低至 5500 萬公里，最遠距離則高達 4 億公里。再加上各種因素，火星探測器的發射有著最佳的“視窗期”。而距今最近的發射視窗便是天問一號的發射日期，2020 年 7 月。

彼時，有三個國家前後發射了三艘火星探測器，分別是阿聯酋的第一個火星探測器“希望號”，於 2020 年 7 月 20 日發射；我國的“天問一號”，於 7 月 23 日發射；美國 NASA 的“毅力號”，於 7 月 30 日發射。

2021 年 2 月 10 日 19 時 52 分，經過 6 個半月的飛行之後，天問一號順利完成“剎車”減速，進入環火星軌道，成為我國首顆人造火星衛星。幾天後，毅力號也在 2021 年 2 月 18 日抵達火星。

不同的是，毅力號火星車在抵達火星當天就直接著陸了，而天問一號則先繞行了火星三個月，今天才正式著陸。

為什麼會這樣呢？主要原因有三個：

首先，天問一號是我國發射的首個火星探測器，全球首次選擇一次性完成“環繞、著陸、巡視”三步走探測方案。天問一號由環繞器、著陸平臺和火星車三件套組成，環繞器進入環火星軌道之後可以一直帶著著陸巡視組合體，有充足的時間來選擇合適的著陸時機。

▲天問一號“繞”“著”“巡”三位一體

相比之下，NASA 的毅力號沒有環繞器，用的是一個巡航級帶著氣動外罩（裡面塞著火星車）飛往火星，也沒有進入環火星軌道的設計。

等飛到了火星附近，巡航級一扔，無枝可依的氣動外罩只能立刻扎進火星大氣層開始著陸，沒法等待。

那沒有環繞器，NASA 的通訊中繼怎麼辦？這倒不是毅力號不需要通訊中繼，主要是美國已經發射了許多火星探測器，現在在火星軌道上工作的環繞器還有好幾個，完全夠用。

▲天問一號（左）和毅力號（右）探測器

其次，還是因為天問一號是我國第一個探測器，相比於美國巨量的發射經驗，很多東西我們得現場摸索，穩紮穩打。火星地貌複雜，天問一號到達火星之後，先要對火星地貌進行高解析度成像，以找出合適的著陸點。

NASA 已經花費很長時間為備選著陸區積累高解析度影像資料，也就是說，毅力號在出發之前就已經手握一份著陸區高清地圖了。

最後，看過電影《火星救援》的小夥伴們都知道，火星上有著全球性的沙塵暴。1971 年蘇聯火星 2 號和火星 3 號抵達火星時，就正好趕上火星全球性的沙塵暴。結果不僅環繞器沒拍到啥東西，著陸車也直接失敗。

▲火星沙塵暴

祝融號這種使用太陽能供電的火星車，更是得比用核電池的毅力號更加謹慎一些才行。即使沙塵暴沒有破壞火星車的裝置，單憑遮擋太陽光這一點火星車就已經受不了了。

2018 年 6 月，火星經歷了一場全球性的大型沙塵暴，使用核電池的好奇號火星車平安挺過，使用太陽能的機遇號火星車直接報銷。

此前的觀測資料顯示，每年的火星春天至夏天期間，北半球都沒有出現過沙塵暴。目前的火星較為平靜，天問一號在 5 月中旬降落火星是最為穩妥的。

另外值得一提的是，太陽能供電的火星車並不比核動力火星車“低階”。機遇號在火星上馳騁探測了 14 年，至今保持著最長壽的火星車紀錄，要不是因為沙塵暴還能再戰。相比之下，工作了 8 年多的好奇號已經老態龍鍾，估計破記錄無望了。

移民火星？No！天問只為科學

馬斯克曾公開表示有向火星移民 100 萬人的計劃，世界各國火星探測計劃也密集釋出，彷彿已經開始了火星上的跑馬圈地。

但是，天問一號的職責可不是為了火星移民。國家航天局等有關單位對天問一號的發射目標有明確的說明，即探測火星地形地貌、火星磁場、地下水、土壤成分和分佈、火星大氣層以及氣候變化。

從更大的深空探測範圍看，NASA 曾組織權威專家討論撰寫了兩個重要檔案：《太陽系探索路線圖》和《天體生物學戰略 2015》。這兩項檔案中全面論述了探索太陽系以及探索地外生命的目的和方法。

在《太陽系探索路線圖》中明確闡述了五個科學目標：太陽系的行星和小天體是如何起源的？太陽系是如何演化到目前這般不同的狀態的？同在太陽系誕生，為什麼地球、火星、金星和水星現在的狀態如此不同？導致生命起源的太陽系特徵是什麼？生命是如何在地球上起源和演化的？在太陽系的其他地方也有生命嗎？太陽系環境中有哪些會影響人類在太空生存的災害和源頭？

在國內外深空探測主管部門的官方檔案中，從未提及向地外天體移民的意向。

既然不是為了移民，為什麼都要探索火星？

人類使用空間探測器進行火星探測的歷史幾乎貫穿整個人類航天史。幾乎就在人類剛剛有能力掙脫地球引力飛向太空的時候，第一個火星探測器也開始了它的旅程。

最早期的探測器幾乎都失敗了，而火星探測也就是在一次又一次的失敗中不斷前進。

從 1964 年“水手 4 號”火星探測器發射、1965 年傳回第一張火星表面照片開始，50 多年時間裡，人類已先後開展了 50 餘次火星探測。

雖然如此，就目前的探測水平來看，各國都遠遠達不到對火星探測清晰明瞭的程度，更談不上是對火星上資源的爭奪。

之所以現在各國都爭相進行火星探索，是因為相比於其他太陽系內的星球，火星更具有科學探索價值和條件。火星離地球比較近，我們的探測器能夠到達。

此外其他星球，如金星的條件太過惡劣，通過探測金星來搞清一些重大科學問題，技術難度也比較大。綜合考量下來，火星探索的可行性更大，但絕不是要去移民火星。

從科學價值來看，火星能反映出很多問題，對人類瞭解地球會有幫助。比如為什麼同在太陽系，各個行星演化的結果卻有所不同？

如果能找到何種原因導致各大行星演化結果的不同，那麼我們就能更好地瞭解地球演化的過去。我們通過對其他天體的探測考察，能夠找到更多與地球有關的答案。

火星表面有縱橫的溝渠，或許火星過去表面也遍佈河流、海洋。有水，就可能有生命；有生命，就有可能有智慧生命，有“火星人”。

但是，為什麼現在的火星一片“死寂”？是星球本身的變化還是“火星人”的作死破壞？如果真的是這樣，地球會不會重蹈覆轍？這世界有太多祕密值得我們去探索。

▲火星河流遺蹟

仰望星空是為了更好的腳踏實地，“天問一號”的成功，不僅是我國科學技術界的一大勝利，也將成為世界科學史的一個里程碑。