中国“天问一号”即将飞往火星，这对我国航天会带来怎样的影响？

~ 2020年，这个年份本身就充满了戏剧性，既有喜悦也有忧虑。全球经济在疫情的冲击下步履蹒跚，人们的工作和生活受到了严重影响。美国对华为在高端芯片领域的制裁，更是牵动了全国亿万人民的心。这一挑战目前仍然让我们感到忧虑，然而，我国的航天事业却在今年稳步前进，这是值得我们庆祝的喜事。例如，5月5日，长征五号B首飞成功，新一代载人飞船实验船圆满完成了任务，这艘新的宇宙飞船是我国未来实现载人登月和空间站建设运行的具有国际一流水平的天地往返飞行器，为通往太空的新“天路”奠定了基础。
接下来，更加令人期待的是今年7月份，包括我国在内的“天问一号”、美国的“毅力号”和阿联酋的“希望号”都将飞往火星，这是人类首次在同一时间段对火星进行密集探测。为何都选择在7月份发射呢？因为这是一个向火星发射宇宙飞船的窗口期。我们知道，火星和地球都在绕太阳运行的椭圆轨道上，地球在火星轨道的内侧，公转速度快于火星。每26个月，地球会追上火星，两者距离较近，这时发射探测器可以利用更小的能量到达目的地。然而，即使是在最近的时候，地球和火星的距离也有5500万公里，是地月距离的150倍。从距离上看，前往火星的难度远远超过了前往月球。
需要注意的是，前往火星和前往月球一样，需要通过探测器变轨来实现，而不是直接飞过去。利用推进器推动探测器去追火星，这是目前人类的能力所无法达到的。探测器达到火星的方式如图所示。实际上，地球和火星并非始终最近，而是相对较远，并且火星在地球前方有一段距离。此时，我们在地球上发射探测器，并利用火箭推力将探测器送到绕地球更大的椭圆轨道上。轨道越大，探测器的运行速度越快，这就需要运载能力足够大的火箭来承担发射任务。
以往我们的探测月球任务，使用的长征3号乙增强型运载火箭，其地月转移轨道运载能力大约为4吨。它将总重量为3.8吨的嫦娥四号（着陆器、玉兔二号月球车）送入地月转移轨道已经到达了极限。而地火转移轨道更远，并且这次的火星任务是三个组合，包括火星轨道环绕器、着陆器、巡视车（火星车），总重量更大，因此长征3号系列的火箭已经无法满足行星探测计划。这就是我们为什么要研制长征5号的原因，它是我国未来行星探测、深空探测的主力火箭，运载能力更大，可以将探测器推向更远的深空。
这次的火星探测计划使用长征5号遥四火箭，首先将探测器推向更高的绕地轨道，利用地球在火星轨道内侧更快的速度追上火星，在接近火星的时候，通过改变探测器的运行方向，进入环绕火星的椭圆轨道。在探测器进入火星轨道以后，如果这时探测器依旧没有失联，这只能说明火星探测任务成功了一小半，接下来更加凶险、紧张的环节才刚刚开始。这次的火星探测计划我们除了要让探测器环绕火星轨道运行以外，还要实现着陆器和巡视器的火星再入、降落和着陆，这三个过程是火星任务的难点，也是历史上火星任务最容易失败的地方。
自1960年前苏联向火星发射探测器以来已经过去了60年，人类相继向火星发射了47个探测器。前期的任务基本都是以失败告终，部分成功也实属罕见。到了21世纪，火星任务才逐渐有了起色，不过总的成功次数不到20次，失败率更是高达50%以上。其中的着陆任务成功率更是低的可怜，只有40%左右。这足以说明火星探测任务的难度有多大，我们也将“再入”火星的过程形象的称为“恐怖7分钟”。探测器进入火星轨道以后首先会通过降轨来接近火星，当运行到预定的轨道和进入点时，探测器会释放着陆器和巡视器这两个组合，并进入火星大气层。而探测器继续围绕火星运行，为着陆器提供中继通讯链路。在7分钟内，着陆器要通过反推发动机保持下降时的姿态正确，并且在预定的高度打开降落伞，并利用主推进器实现平稳着陆，然后释放巡视器，对特定地点展开科学考察。这里的难点是，由于火星和地球的距离十分遥远，存在信息传输的延迟，所以在着陆器进入火星大气层以后这一系列的动作地球上的控制室无法操控，必须依靠着陆器自主完成，并且需要一气呵成，不能存在任何的偏差。否则就像是高空自由落体一样，摔得细碎。其次火星距离太阳比较远，且有稀薄的大气层，光照度肯定会较于月球大打折扣，且火星地形比较复杂，时不时都会遇见沙尘暴，这也是着陆器登陆火星以后需要面临的考验。
相信大家已经看出来了，这次的火星任务要同时实现三个目标，“绕”“落”“巡”一次完成，任务起点非常高，也是其他国家前所未有的先例。因为自人类探测外行星以来，其实包括月球在内，“绕”“落”“巡”都是分开逐步完成的，没有哪个国家一开始的给自己定下这么重且难的目标。这足以说明我国在近些年来通过月球任务积累下了足够的经验，也说明了我国现在的航天科技水平以及航天人的自信。虽然这些事情美国和俄罗斯在上世纪的六七十年代都已经完成了，我们现在算是在走别人走过去的路，在完成别人已经完成的任务，但是近些年来美国和俄罗斯在外太空行星的探测任务上并没多大的建树。依旧吃着老本，目标也是火星任务，如果这次我国成功实现火星探测的成功，可以说是一次史无前例的“弯道超车”。成为继美国和俄罗斯之后第三个具有外行星和深空探索能力的国家。如果这次任务圆满成功，我国将进入真正意义上的航天强国，这跟载人登月的意义一样重大，未来的2030年我们还计划实现在火星上的采样返回。而美国也计划在同一时期完成同样的任务，这说明我们在航天事业上已经和老美有平起平坐的感觉了。“天问一号”是我国征服外行星和深空的第一步，未来还会有土星探测的“天问二号”，木星的“天问三号”，直到离我们最远的海王星等等...“天问一号”代表着我国进入航天强国的第一步，意义非凡。如果成功，载人登月那也是想不想去的事，而不是能不能去的事。你细品，今年7月有多重要...，大家拭目以待吧。

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