思客問答
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　　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「天問一號」探測器在火星烏托邦平原南部預選著陸區著陸，成功「落火」。這次著陸有多不容易？實現著陸後，火星探測任務還要邁過哪些難關？
為何環火飛行3個月後才著陸？
　　2021年2月10日晚，「天問一號」到達火星附近，並進入環火軌道，為著陸火星作准備。可這一准備，就是三個多月。「天問一號」為什麼這麼「墨跡」呢？
　　國際宇航聯合會空間運輸委員會副主席、中國航天科工集團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」從當前的低傾角大橢圓軌道，變為傾角接近於90度的「極地軌道」，讓「天問一號」環繞火星飛行的每一圈都經過南北兩極，實現對火星各區域的探測覆蓋。
　　二是實施著陸準備，包括對預設著陸點使用相機進行探察，為著陸器和巡視器的組合體進入火星大氣做準備。

▲ 「天問一號」探測器火星捕獲過程影像（定向天線監視相機畫面）
　　在此期間，環繞器用攜帶的中分和高分相機、磁強計、礦物光譜分析儀等設備對火星開展多維度探測，包括對預定著陸區進行詳細的地形、地貌探測，對著陸區附近區域進行沙塵暴探測，擇機實施火星著陸。
　　全國政協委員、中國航天科技集團五院黨委書記趙小津曾坦言，這一階段的數據收集非常重要，萬一著陸時碰到斜坡坡度較大的地方，將影響任務安全。
著陸區為何選擇烏托邦平原？
　　「天問一號」的火星著陸點是烏托邦平原，這個位置的選擇是有講究的。
　　烏托邦平原位於火星北半球，是火星上面積最大的平原。火星南、北半球的地形地貌、地質構造、表面及次表面岩石礦物等差異巨大。火星南部為高地，這些高地60%的面積遍布著「瘢痕纍纍」的隕石坑。而火星的北部，則是被火山熔岩填平的低矮平原，地形平緩，隕石坑較少且地質年齡較輕，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拍攝的影像，分辨率為0.7米%2F像素，能看出大量地形地貌細節。成像質量完全能夠滿足火星車考察著陸區的需要。圖片來源：科普中國

　　另外，有關烏托邦平原，還有一個最新的科學探測發現有待進一步證實。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，儲水量相當於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，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。
為什麼業內用「黑色七分鐘」來形容「落火」過程？
　　在選定著陸點後，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，角度太小則無法進入大氣層，角度太大又會因為被大氣層過度加熱而燒毁。在再入、下降與著陸過程中，探測器要在7分鐘左右的時間裡，將時速從約每小時2萬千米降至0，實現軟著陸。



▲點擊視訊，查看「落火」過程演示動畫 視訊來源：航天科技集團五院
　　就是這樣一個複雜、精密的降落過程被業內稱作「黑色七分鐘」。為什麼這麼說呢？因為這七分鐘正是一個火星探測器任務中最驚險的部分。
　　航天專家、北京大學地球與空間科學學院教授焦維新指出，從地球傳信號到著陸器要10多分鐘，遠大於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，這對軟體和硬體要求極高。同時探測器的防熱措施是否可靠？降落傘、氣囊和緩衝火箭等能否按程式工作？其中有一個步驟出問題，整個任務都會功虧一簣。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」背後夾雜著無數嚴密的思索和艱辛的汗水。
後續還要邁過哪些難關？
　　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。
 「祝融」號火星車預計將在火星上運行約90天。在這期間，它將近距離采樣並將數據存儲下來，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火星的新消息！（來源：綜編自中國新聞網、參考消息、科普中國、廣州日報、澎湃新聞等）