著陸地點位于火星北半球的烏托邦平原，著陸器上搭載了我國“祝融”號首輛火星車。

　　據(jù)中國青年報客戶端消息，記者從國家航天局獲悉，北京時間2021年5月15日上午8點20分左右，我國天問一號著陸器確認(rèn)成功降落火星，著陸地點位于火星北半球的烏托邦平原，著陸器上搭載的是我國“祝融”號首輛火星車，這是我國首次實施火星著陸任務(wù)。

　　
 

　　圖注：天問一號著陸器降落火星(藝術(shù)圖)。

　　天問一號火星探測器2020年7月23日發(fā)射升空，歷經(jīng)200多天的飛行，于2021年2月10日成功進(jìn)入火星軌道。在此后的這幾個月的時間里，又經(jīng)過多次軌道調(diào)整，對著陸區(qū)域進(jìn)行了高分辨率成像，等待今天這個最佳時機(jī)實施著陸。

　　
 

　　圖注：天問一號探測器由軌道器(環(huán)繞器)、著陸器和巡視器(火星車)組成。

　　著陸器搭載祝融號降落火星后，軌道器則繼續(xù)圍繞火星運行，一方面為著陸器和火星車提供中繼信號服務(wù)，另一方面繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探測活動。

　　
 

　　圖注：2021年3月16日，天問一號拍攝的火星南半球影像。

　　我國首輛火星車：祝融號

　　天問一號著陸器攜帶了我國祝融號首輛火星車。據(jù)官方說法，祝融是中國上古神話中的火神，火的應(yīng)用促進(jìn)了人類文明的發(fā)展，驅(qū)散黑暗、帶來溫暖。火也將照亮鴻蒙，指引人類不斷探索浩瀚星空，引領(lǐng)人類追逐光明。

　
 

　　
 

　　圖注：祝融號火星車從著陸器上走下(藝術(shù)圖)。

　　祝融號火星車重約240公斤，幾乎是玉兔月球車重量的兩倍，這個重量介于NASA的機(jī)遇號火星車和好奇號火星車之間，預(yù)計能工作至少90個火星日。

　　祝融號火星車有四片太陽能板，六個車輪，兩個高聳的天線，看起來就像一只蝴蝶。六個車輪都能提供動力，還能像螃蟹那樣橫著走，更加靈活機(jī)動。

　　
 

　　由于火星車采用的是太陽能動力，受火星上光照和溫度的限制，最佳的工作時間是在火星的中午前后，這時候陽光比較充足，能為其上搭載的科學(xué)儀器提供充足的電力。在白天陽光充足的時候，火星車還會把一部分電能儲存在蓄電池中，以備夜間使用。

　　除此之外，科學(xué)家還想到一種利用物質(zhì)相變吸收太陽能的巧妙方法，在火星車頂部，有一個叫集熱窗的裝置，里面裝有正十一烷。白天，溫度升高的時候，這種物質(zhì)吸收熱量而熔化;夜間，溫度下降的時候，這種物質(zhì)釋放熱量而凝固。利用這種方法，可保證火星車安全度過漫漫寒夜。

　
 

　　天問一號降落火星經(jīng)過了哪些難關(guān)?

　　著陸器從離開軌道到著陸到火星表面的過程簡稱為EDL，是Entry Descent Landing的縮寫。

　　著陸器從分離到降落火星大約需要9分鐘左右的時間，在這9分鐘時間里，速度要從4.8公里每秒降低零。

　　我們知道，火星是有大氣層存在的，表面氣壓大約是地球氣壓的1%，探測器進(jìn)入地球大氣層后強(qiáng)烈壓縮其前面的空氣，造成溫度急劇升高，溫度可達(dá)2000度左右，也就是說，著陸器被一層高溫的等離子體包圍著。等離子體有一個特性，能夠屏蔽電磁波，這就造成了著陸器與地面控制人員無法進(jìn)行通訊，這種情況可持續(xù)6到7分鐘，通常比喻為黑色恐怖的7分鐘。

　　
 

　　經(jīng)過這一階段的氣動減速之后，著陸器的速度能夠降低90%，大約480米每秒，此時的高度大約10公里，然后減速傘打開，進(jìn)一步降低著陸器的速度，與此同時，包裹著陸器的前端防熱罩脫離。

　　當(dāng)速度下降到95米每秒的時候，大約相當(dāng)于復(fù)興號高鐵的速度，此時降落傘拉著背罩脫離，著陸器處于裸露狀態(tài)，著陸器底部的7500牛變推力發(fā)動機(jī)開始點火，逐漸降低下降速度。同時維持姿態(tài)穩(wěn)定。

　　在距離火星表面100米的地方，著陸器的速度降低到零，此時著陸器處于懸停狀態(tài)。與此同時，著陸器下方的相機(jī)開始拍攝著陸點精確圖像，自主選擇相對平坦的區(qū)域?qū)嵤┳罱K的著陸。

　　
 

　　圖注：2019年11月14日，我國在河北省懷來縣試驗場模擬了天問一號著陸器在火星環(huán)境下的懸停、避障和緩速下降的過程。

　　確定最終的著陸點后，著陸器再緩緩下降，落地的速度僅剩3.6米每秒，這個最終速度采用著陸腿的緩沖機(jī)構(gòu)來克服。

　　降落地點為什么選擇在烏托邦平原?

　　烏托邦平原(Utopia Planitia)位于火星的北半球，是火星上的最大平原，大小約3300公里。為什么選擇在這里著陸呢?

　　
 

　　圖注：烏托邦平原在火星上的位置和天問一號著陸地區(qū)。

　　一是因為工程風(fēng)險低。由于該地區(qū)地勢平坦，隕石坑較少，地質(zhì)年齡較輕，地殼較薄，對著陸器著陸和后續(xù)的科學(xué)探測非常有利。

　　二是因為科學(xué)價值高。人類登陸火星，其中一個非常重要的目的是尋找火星上的生命痕跡，科學(xué)家認(rèn)為，在遠(yuǎn)古火星，烏托邦平原很可能是海洋覆蓋的地區(qū)，天問一號著陸地點(東經(jīng)110.318度，北緯24.748度)位于遠(yuǎn)古海洋與陸地交界處。1972年，美國海盜二號著陸器也選擇在該地區(qū)著陸。

　
 

　　2016年，美國宇航局宣布，在火星烏托邦平原地區(qū)，發(fā)現(xiàn)有一個巨大的地下冰體，估計含水量相當(dāng)于蘇必利爾湖。

　　
 

　　圖注：遠(yuǎn)古火星可能存在過大面積的海洋。

　　天問一號的主要科學(xué)目標(biāo)有哪些?

　　據(jù)官方透露，天問一號任務(wù)共有13種有效載荷。軌道器上的7臺儀器包括兩臺相機(jī)、火星軌道次表層探測雷達(dá)、火星礦物學(xué)光譜儀、火星磁力儀、火星離子和中性粒子分析儀、火星高能粒子分析儀。

　　祝融號火星車上的6臺儀器包括多光譜相機(jī)、地形相機(jī)、火星次表層探測雷達(dá)、火星表面成分探測器、火星磁場探測器和火星氣象監(jiān)測儀。

　　這些有效載荷要完成以下五大科學(xué)目標(biāo)：(1)繪制火星形態(tài)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖;(2)調(diào)查火星表面的土壤特征和水冰分布;(3)分析火星表面的物質(zhì)組成;(4)測量電離層和火星地表氣候及環(huán)境特征;(5)探索火星的物理場(電磁場、引力場)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

　　無形的風(fēng)箏線：深空網(wǎng)

　　從地球飛到火星可不是一件容易的事情，火星探測器離開地球，在飛往火星的過程中需要精確測控。由于探測器的距離很遠(yuǎn)，發(fā)出的信號隨著距離的增加而衰減，這就需要有強(qiáng)大的深空測控能力。

　　最著名的要數(shù)美國深空網(wǎng)(DNS)，這是由美國噴氣推進(jìn)實驗室管理的一個先進(jìn)的測控網(wǎng)，是為了對執(zhí)行月球、行星和行星際探測任務(wù)的航天器進(jìn)行跟蹤、導(dǎo)航與通信而建立的地基全球分布測控網(wǎng)。

　　
 

　　圖注：佳木斯深空站66米測控設(shè)備。

　　近年來，我國為了深空探測的需要，也建立了自己的深空網(wǎng)，嫦娥探月計劃的成功實施，深空測控網(wǎng)功不可沒。本次天問一號火星探測器，我們除了擁有推力強(qiáng)勁的長征五號運載火箭之外，還得益于擁有獨立的全球性深空網(wǎng)。

　　我們的深空通信綜合設(shè)施主要是喀什深空測控站、佳木斯深空測控站和位于阿根廷的深空測控站。為什么要到阿根廷建設(shè)深空測控站?為了克服地球自轉(zhuǎn)影響，實現(xiàn)對深空航天器的連續(xù)跟蹤。

　　據(jù)悉，雖然佳木斯站和喀什站充分利用了我國地域上的東西縱深，經(jīng)過驗證，其測控能力已可達(dá)到6400萬公里，但是這兩個深空測控站還不能實現(xiàn)全天24小時覆蓋，每天還會有8到10個小時的測控盲區(qū)，要保證連續(xù)的通信還得在南美洲建一個站點。

　　
 

　　圖注：阿根廷深空站35米測控設(shè)備。

　　目前，我國的深空網(wǎng)已成為繼美國深空網(wǎng)、歐空局深空網(wǎng)之外，又一功能完備的全球性測控網(wǎng)。

　　除了這些專用的深空測控天線外，分布在國內(nèi)的眾多射電望遠(yuǎn)鏡也能幫助接受信號，為我國深空探測任務(wù)保駕護(hù)航。

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　　圖注：位于天津武清的我國70米口徑的高性能信號接收天線系統(tǒng)。

　　值得注意的是，2021年2月3日，據(jù)央視新聞報道，位于天津武清的我國70米口徑的高性能信號接收天線系統(tǒng)完成驗收并投用，它是目前我國乃至亞洲最大的航天信號接收天線(非專用射電望遠(yuǎn)鏡)，這架天線首先用于天問一號探測器的信號接收工作。

　　火星表面有哪些最著名的探測器?

　　
 

　　圖注：火星表面的探測器分布。

　　當(dāng)前，最著名的火星探測器要數(shù)好奇號和毅力號火星車了，前者自從2012年著陸火星以來，一直穩(wěn)定工作，靠放射性同位素發(fā)電機(jī)提供能量。后者于2021年2月19日成功登陸火星，還帶去了一架名叫“機(jī)智”號的直升機(jī)，目前工作狀態(tài)良好。

　　
 

　　圖注：美國宇航局好奇號火星車(藝術(shù)圖)。

　　2004年著陸火星的勇氣號和機(jī)遇號火星車也是大名鼎鼎，兩輛火星車的設(shè)計壽命只有90天，但兩者都大大超期服役。其中，勇氣號運行到2010年，機(jī)遇號更是工作到2018年。

　　1976年著陸到火星的海盜一號和海盜二號著陸器也非常有名，這兩枚著陸器極大提高了人類對火星的認(rèn)識。

　　2008年鳳凰號著陸器在火星的北極著陸，還首次探測到火星上的微量降雪。

　　2018年著陸火星的洞察號探測器目前正在通過監(jiān)聽火星的星震和內(nèi)部熱流來研究火星的整體結(jié)構(gòu)。

　　
 

　　圖注：前蘇聯(lián)的火星三號著陸器和小火星車(藝術(shù)圖)，

　　除了美國的這些著陸器或火星車，前蘇聯(lián)也數(shù)次嘗試登陸火星，其中只有1971年發(fā)射的火星三號著陸成功，火星三號還帶了一輛非常小的火星車，這是人類的探測器首次在火星成功著陸。但遺憾的是，火星三號著陸器只工作了20秒，火星車杳無音信，不確定是否部署成功。

　　
 

　　圖注：火星勘測軌道飛行器(藝術(shù)圖)。

　　除了這些火星車和著陸器，在火星軌道上運行的著名軌道器有火星奧德賽、火星快車、火星勘測軌道飛行器(MRO)、曼加里號、希望號以及咱們中國的天問一號軌道器等等。

　　人類探測火星的悲壯歷史

　　
 

　　圖注：上圖是截至到2012年，人類共向火星發(fā)射的探測器的全家福。

　　迄今為止，人類已嘗試發(fā)射了47次火星探測。其中，美國22次，前蘇聯(lián)和俄羅斯共19次，日本1次，歐洲2次，印度1次，阿聯(lián)酋1次，中國1次。完全成功和部分成功共計26次。

　　其中，前蘇聯(lián)共嘗試發(fā)射17次火星探測器，成功和部分成功僅5次;美國向火星發(fā)射了23次探測器，其中成功了16次，失敗了7次;歐空局向火星發(fā)射了2次，成功了2次;俄羅斯向火星發(fā)射了2次，失敗了2次;日本向火星發(fā)射了1次，失敗了1次;印度向火星發(fā)射了1次，成功了1次;阿聯(lián)酋向火星發(fā)射了1次，成功了1次;中國向火星發(fā)射了1次，成功了1次。因此，火星有探測器墳場的稱呼。

　　隨著科技的進(jìn)步，近些年火星探測器的成功率已經(jīng)有了很大的提高。從進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類共向火星發(fā)射了15次探測器，其中只有1次完全失敗，2次部分失敗。

　　人類探測火星的重要意義是什么?

　　
 

　　火星是太陽系內(nèi)與地球環(huán)境最接近的行星，有稀薄的大氣層，氣壓為地球的1%，局部最高溫度甚至可達(dá)35攝氏度，當(dāng)然平均溫度還是比較低的，只有零下63攝氏度。此外，還封存有大量冷凍狀態(tài)的水。

　　
 

　　圖注：毅力號拍攝的火星地貌。像不像地球上的戈壁?

　　因此，在未來，火星幾乎是唯一存在移民可能性的行星。另外，火星還可能存在像微生物這種低等生命的可能性。這些因素都是世界各國熱衷探索火星的重要原因。