3000°C高温挑战：天问三号三年完成火星取样

2026年4月24日是第11个中国航天日，今年的活动主题是“七秩问天路 携手探九霄”。在今年的航天日活动中，官方发布了很多重大的消息，其中包括探月方面的进展，以及火星取样方面的进展等多项航天领域的重大消息。

国际宇航联合会执行主任克里斯汀·费齐廷格在参加2026年中国航天大会主论坛发言时点赞我们中国，他表示我们中国已经成为了全球航天发展格局中不可或缺的核心力量，为和平探索外层空间、让全人类共享航天发展成果贡献了中国智慧与中国方案。

自1980年加入国际宇航联合会以来，我国始终都是联合会最坚定、最活跃、最重要的成员之一，我国为联合会发展注入了持久活力。

克里斯汀·费齐廷格还表示，这次中国航天大会主论坛既回顾了中国70年的成就，也是中国航天与全球航天界深化合作、共谋发展的重要契机。

在今年中国航天日的主场活动上，官方公布了很多航天领域的重大信息，其中天问三号探测器即将要去火星取样返回地球了。

天问三号任务计划在2028年前后实施发射，整个任务周期耗时比较长，大约需要3年左右的世界，预计在2031年，探测器就会从火星上带回来自火星的样品。

对于我们人类来说，天问三号任务将会是一次具有重要意义的航天项目，因为这是我们人类第一次去火星采样返回地球的任务，如果顺利实现的话，我国将会成为世界上第一个成功带回火星样品的国家，而我们人类也将拿到第一份来自火星的样品。

虽然我们人类在过去几十年时间内发射了很多探测器去探索火星，有轨道器也有火星车、着陆器在火星表面开展工作，但是这些探测器携带的科学仪器有限，能展开的科学研究是非常少的。所以，即使探索了几十年时间，我们对火星的认识还是非常少的。

而当我们拿到来自火星的样品后，情况就会不一样了。因为科学家可以在实验室内对这些样品进行全方位的研究，到时候就会有更多新的发现。

以探月为例，我国科学家在研究嫦娥五号、嫦娥六号探测器带回的月球样品时就发现了很多之前没有发现过的物质，取得了很多新的成果。同样的，在研究火星样品时也会有非常多的新发现。所以，天问三号任务备受关注。

天问三号探测器由着陆器、上升器、服务器组合体和轨道器、返回器组合体两个部分组成，按照计划，天问三号任务将会分两次发射，一枚火箭发射着陆器、上升器、服务器组合体，一枚火箭发射轨道器、返回器组合体，分别将这两个组合体送上火星。

之所以需要使用到2枚火箭来完成火星取样任务，是因为火星和地球的距离实在是太远了，现役的火箭没法一次将整个探测器送上火星。毕竟，整个火星取样返回地球的任务实在是太复杂了，涉及到环绕火星、着陆火星、火星表面采样封装、火星表面起飞上升、环火轨道交会、样品捕获转移、火星轨道返回地球等关键技术。

如果直接将整个探测器发射到火星，需要更加强大的火箭才能完成这样的任务。我们充分发挥现役火箭的运载能力，将任务分为2次去执行发射，这样一来的话，对火箭推力的要求就没那么高了。

现在天问三号探测器的研制工作非常顺利，计划今年转入正样研制阶段，将会在2028年前后发射前往火星。考虑到美国的火星取样任务已经被取消了，所以天问三号任务有望实现人类首次火星取样返回地球。

而在天问三号任务中，也会有国际合作的载荷，此前官方已经发布了开放20千克搭载资源的国际合作机遇公告，最终从28份合作意向中遴选出了5个合作项目，这些合作项目的进展也很顺利，有一些合作项目已经交付初样产品，参加整体测试。

虽然我们人类之前已经实现了环绕火星、登陆火星、巡视火星，但是火星取样返回地球还是非常困难的，毕竟涉及到环绕火星、着陆火星、火星表面采样封装、火星表面起飞上升、环火轨道交会、样品捕获转移、火星轨道返回地球等关键技术。

第一个难点就是距离。由于火星和地球的距离很远，最远达到4亿公里，再加上火星、地球公转轨道的原因，每隔26个月才有一次火星探测器发射时间窗口，错过就要等26个月。这也是为什么整个火星取样任务耗时接近3年时间的原因，探测器在2028年前后发射，需要到2031年前后才能回到地球。

由于太远了，无线电通信存在延迟，所以很多时候都是需要靠探测器自主去完成一些操作，我们没法实时掌控探测器的飞行情况。

第二个难点就是怎么从火星表面起飞、怎么在火星轨道交会对接。对于我们人类来说，已经掌握环绕火星、着陆火星等技术，但是之前没有从火星表面起飞返回地球，天问三号探测器将会在这方面取得突破。

和探测器从月球起飞不同，探测器从火星起飞更加复杂。一方面是火星的引力比月球大很多，所以对上升器发动机的推力要求就更高了，需要更大的推力才能从火星表面起飞。

我们发射嫦娥五号、嫦娥六号探测器去月球取样时，探测器是整体发射前往月球的，而天问三号任务却要分开发射，其实也是为了送推力更大、燃料更多的着陆器、上升器去火星，这样上升器才能有足够大的推力让探测器从火星表面起飞。

第三个难点就是从火星返回地球。探测器从火星返回地球时速度非常快，达到或者接近地球第二宇宙速度，再入大气层时气动加热效应会很强烈，外部温度会接近3000℃。这对探测器来说是最大的挑战。

当然，整个火星取样任务是非常复杂的，不仅仅只有这3个难点，每一步其实都是非常困难，任何一个环节出现问题，都可能会导致任务的失败。比如说，在登陆火星的时候，探测器会面临“恐怖7分钟”，之前很多探测器在登陆火星的时候都坠毁。这也说明了登陆火星是非常困难的。