4亿公里的奔赴：“天问一号”书写中国行星探测新史诗

编者按

2020年7月23日，“天问一号”成功发射，开启了中国首次火星探测之旅。这不仅是一次技术突破的壮举，更是中华民族将古老哲思转化为现实行动的生动实践——从屈原笔下对宇宙秩序的追问，到今日航天器对火星的精准探测，变的是探索的方式与手段，不变的是人类对星空的向往与对真理的执着追求。

为了实现星辰大海的梦想，无数航天人以科技为笔、以匠心为墨，在星际探索的恢宏画卷上写下了独树一帜的“中国答案”。

“圜则九重，孰营度之？”两千多年前，诗人屈原在汨罗江畔昂首问天，写下了不朽的《天问》。这穿越时空的叩问，凝结着中华民族对宇宙本源的无尽好奇。千年之后，2020年7月23日，“天问一号”搭载着同样对宇宙的追问，由我国最大推力的“长征五号”运载火箭成功发射。

我国首次火星探测任务“天问一号”探测器

成功发射

来源｜新华社

这一刻，标志着中国首次自主行星探测任务正式启航，将千年的诗意哲思，化作了探索星辰大海的坚实步伐。

叩问星辰

火星是离太阳第四近的行星，大小处在地球和月球之间，是太阳系中与地球最为相似的行星。对火星的好奇和向往，深深影响着人类对自然科学、人文科学等重大命题的思索。

“世界各国的行星探测大致聚焦于这几个问题：太阳系的起源与演化，生命的起源与演化，地外生命信息的探寻等。这也是行星探测试图回答的问题，即我们从哪里来，又将到哪里去。通过行星探测，人们试图找到人类、太阳系乃至宇宙的起源与演化的奥秘。生命的出现是必然还是偶然？我们能否在其他的星球尤其是跟地球类似的火星上，寻找到生命起源的证据？这些都是科学界非常关注的重大问题。”国家航天局探月与航天工程中心深空部部长耿言说。

从地球到火星最遥远的距离大约4亿公里，国际上对于火星的探测，起步于20世纪60年代。截至2020年6月底，国际上共发射了44个火星探测器，但任务成功概率只有50%左右。

从地球到火星最远4亿公里的“蜀道”，其艰险程度，真可谓“难于上青天”。

回望我国火星探测的历史，其实早在“嫦娥一号”任务取得圆满成功之后，中国航天人的目光已悄然投向更遥远的深空。2010年8月，8位院士联名向国家建议，开展月球以远深空探测的综合论证。此后，经过三轮迭代优化，最终于2016年1月正式立项实施。

这一刻，中国首次自主行星探测任务正式拉开序幕。

万里苍穹一步登“天”

中国火星探测虽起步晚，却志存高远。立项伊始，便瞄准世界前沿，明确提出在国际上首次通过一次发射，完成“环绕、着陆、巡视探测”三大任务。如果这一目标能够顺利实现，我国将成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。

一步实现“绕、落、巡”，意味着任务研制难度加大，失败的可能性增加。“回过头来看，这条技术路线的选择非常正确，整体上更加节省经费，特别是在技术上能实现跨越发展，在较短的时间内使我国在行星探测领域跨入世界先进行列。”我国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥说。

天问一号火星探测器试验队部分队员合影

来源 | 中国航天网

“天问一号”是中国自主发射的第一枚火星探测器，由轨道器、着陆器和巡视器组成，共携带有13台有效载荷，对火星的地表地形、矿物组成、水冰分布、浅层结构、大气环境、磁场分布等进行探测。

要将如此“庞然大物”一举送入地火转移轨道，离不开“长征五号”火箭的澎湃推力。它必须让探测器达到并超过每秒11.2公里的第二宇宙速度，才能彻底挣脱地球引力束缚，奔向火星。而火星探测的“窗口期”每26个月才出现一次，机遇稍纵即逝，对探测器系统、运载火箭、发射场、测控网、地面应用等各环节都是极限考验。

按照计划，当“天问一号”进入环火轨道，运行到选定的进入窗口后，探测器进行降轨控制，释放着陆巡视器，轨道器则进行升轨控制，进入中继通信轨道，为火星车提供中继通信链路，并开展环绕科学探测。

勇闯“惊心动魄9分钟”

2021年2月10日，历史性的一刻降临。经过半年多的长途跋涉，“天问一号”成功实施火星捕获，进入环火轨道。

2021年3月，我国“天问一号”火星探测器已进入火星轨道，“祝融号”火星车不久就将着陆火星表面。作为总指挥、总设计师顾问的叶培建院士常常出现在指挥大厅，关注着探测任务的进程。在一场火星探测动员会上，叶培建郑重说道：“本来我们去火星就是为了完成一项科学任务，但我们也要憋着一口气，我们是为国家荣誉而战！”

“祝融号”火星车

来源｜中国科学报

叶培建希望年轻人知晓，深空探测的意义绝不仅仅来自科学探索本身，它是大国力量的象征。“当科学技术赋予国家更多底气，别人才不会居高临下地对待你。”

在此前人类尝试着陆火星的任务中，仅美国取得9次成功，苏联“火星三号”着陆20秒后失联，其他尝试均告失败。

到达火星轨道后，“天问一号”没有立即降落，而是环火飞行数月。中国首次探测火星，最重要的是确保万无一失，因此，“天问一号”选择了最稳妥的模式——“先绕后落”。

2021年5月15日7时18分，中国“天问一号”探测器稳稳降落在位于火星北半球的乌托邦平原上。至此，我国首次火星探测任务顺利度过了最为凶险的阶段——从进入火星大气层到着陆火星表面的“惊心动魄9分钟”。

“天问一号”的辉煌成就，是一场凝聚全球智慧的壮丽交响。它是开放的科学探索平台，包括港澳地区高校在内的全国多地研究机构积极参与研制过程，并与欧空局、法国、奥地利、阿根廷等组织和国家开展了多项合作。

“天问一号”行走的轨迹，是屈原叩问苍天时无法想象的道路；“祝融号”回传的影像，是古老天问在星辰间得到的清晰回响。从《天问》诗篇的深沉咏叹到“天问一号”的精准入轨，两千年求索浓缩于一步坚实的跨越。中国探索深空的脚步，一旦迈出，便永不停歇。

审核专家：北京航空航天大学航空专家、《航空知识》主编王亚男

参考文献：

[1]火星，我们来了[N].人民日报,2020-07-27.

[2]我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射[N].新华社,2020-07-23.

[3]“天问一号”任务火星探测器发射成功，7个月长途跋涉奔向火星[OL].北京日报客户端,2020-07-23.

[4]这次，中国来了！“天问一号”：中国首次火星之旅[N].解放军报,2020-07-10.

[5]科学有国界吗？“人民科学家”叶培建这样说[N].中国科学报,2024-01-04.

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