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和地球“失联”9分钟，一切靠自己

成功“落火”！

祝融发回第一条微博

地球的朋友们，大家好：

我是祝融号火星车，今天，我搭乘着“着陆器”一同抵达了火星表面，着陆地点位于火星北半球乌托邦平原南部预选区。这一刻，让大家久等了！

地质学家说，我的软着陆区很可能是一个古海洋所在地，有很高的科学价值，很可能会取得意想不到的科学成果。但是，怎样尽可能降低火星沙尘暴的影响呢？当然是惹不起，躲得起呀！

目前，我还在着陆巡视器内，带着地形相机和多光谱相机、次表层探测雷达、磁场探测仪等6台科学载荷，经过短暂调整后，出仓并开展巡视探测。期待全方位了解火星，并且回传珍贵的数据和照片给大家哦！

爱你们的，祝融号！

5月15日，中国首枚火星探测器“天问一号”成功着陆火星北半球的乌托邦平原，将带领“祝融”号火星车展开火星探测之旅。我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。我国成为继美国之后，世界上第二个成功地将火星车降落在火星表面的国家。

落火成功的过程中，“天问一号”除了经受住“恐怖9分钟”的考验，还有着怎样的“奋斗史”？记者特邀南京航空航天大学航天学院闻新教授，解读天问一号“打卡”火星的技术含量。

扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子

我们为什么要探索火星

或许它是人类下一个栖息之所

伴随着天问一号的成功登陆，“为什么要探索火星”迅速成为了网友们热议的话题。我们为什么选择探索火星，闻新教授给出了答案：由于地球资源消耗与人口迅速增长带来的不和谐问题，火星或许是人类下一个栖息之所。

闻新告诉记者，在太阳系行星中，火星潜在的“宜居性”是独一无二的。有证据显示，曾经的火星很可能和地球一样是个宜居的“天堂”。比如，2008年NASA凤凰号着陆器在火星北极附近的浅层地下挖到了水冰；2018年欧空局火星快车号探测器的雷达数据表明，火星南极冰下很可能有盐水湖存在。科学家们因此觉得，改造火星，让火星再一次变得有适宜的大气、有水，似乎也不是没有可能。

到火星为何要飞10个月

距离地球最远距离超过4亿千米，还不能直线飞

闻新表示，和地月相隔38万千米的距离相比，火星与地球最近时的距离也要5500万千米，这是与地月距离相比的一百多倍。“如果用飞行时长来算的话，我们飞到月球需要2-3天；即便是最佳飞行，从地球飞到火星还需要大半年。”而地球与火星之间最远时的距离，更超过4亿千米，但火星探测真正的困难还不在于距离。由于地球和火星同时环绕太阳运行，所以从地球到火星，不能直线飞。为了节约成本，目前火星探测器大多都是按照“霍曼转移轨道”飞行，这种变换轨道的方式最省钱，但其中也涉及更多次数、更高精度的轨道修正。

“天问一号”

穿越星河时都干了什么

获取了我国首幅火星图像

2020年7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅。“天问一号”在距离火星约220万千米处，还获取了我国首幅火星图像。

经历四次轨道中途修正

飞行工作了9天17个小时，距离地球超过300万千米后，“天问一号”于2020年8月2日7时整顺利完成了第一次的轨道中途修正，继续飞向火星。此后，“天问一号”又陆续进行了三次轨道中途修正，才有了如今“进轨”火星的顺利进行。

一脚“刹车”环绕火星三个月

今年2月，天问一号“踩”了一脚“刹车”，进行近火制动，开启了环绕火星之旅。从进轨到着陆，这三个月天问一号都在兢兢业业进行着科学探测，对着陆地区先进行一波“摸底”，既能丰富科学数据，又能让将来的着陆工作更有保障。天问一号配有中、高分辨率的相机，更携带着光谱仪，有了它们，就能摸清楚着陆区的地貌，甚至能观测着陆区的气象条件。

经历“恐怖9分钟”是怎样一种体验

5月15日凌晨1时许，天问一号探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，于7点18分成功软着陆于预选着陆区。两器分离约30分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信。

着陆火星这一段旅程，被称作航天器的“恐怖9分钟”。曾有科学家形象地比喻，探测器进入火星轨道的难度，相当于从巴黎打一个高尔夫球要正好落到东京的某个球洞里一样。许多火星探测器都在这一阶段功亏一篑。

这一次的“落火”，是火星探测“绕、落、巡”三项目标任务中，最难的一步。此前全世界已进行的21次火星着陆任务中，只有9次成功。

闻新教授告诉记者，火星地形复杂，气流也不平静，最大的威胁是沙尘暴。整个过程中，天问一号在9分钟内将约2万千米/小时的速度降至0米/小时，每个环节都必须确保精准无误，差一秒都可能造成整个任务的失败。“一方面，必须确认探测器的任何一个设备和器件不会在这个环境下发生故障。另一方面，探测器着陆的技术很复杂，每个环节都不能有闪失。”

“之所以叫‘恐怖9分钟’，是因为在整个过程中，天问一号都需要自主控制，由于地球和火星距离遥远，5月期间的通信时延为10分钟以上。也就是说，从地面发出一条指令，天问一号要到10分钟后才能收到，靠地面给出指令根本不可能。”此时，航天器以什么姿态飞行，什么时间点火、工作多长、什么时候关机，出现问题如何处置，人工无法直接干预，都需要探测器“自行安排”。

闻新介绍，火星探测器的着陆过程十分复杂，例如在首当其冲的减速问题上，超音速降落就是难度最大的一个环节，需要克服降落伞开伞困难、不稳定等一系列难题，此外，由于我国是首次实施火星探测任务，相当于到了一个完全未知的环境，难度可想而知。

为什么选择乌托邦平原着陆

天问一号在火星的着陆地点，是火星最大的平原——乌托邦平原。乌托邦平原作为适合着陆的地点，有着多重原因：

首先，工程风险低。火星南北半球的地形地貌、地质构造等差异巨大：火星南部为古老高地，坑多，60%的面积遍布陨石坑；乌托邦平原所在的火星北部则是被火星熔岩填平的低矮平原，地形平缓，陨石坑较少，且地质年龄较轻，地壳较薄。

不仅如此，乌托邦平原有着很高的科学价值。科研人员分析，乌托邦平原很可能是远古火星海洋的所在地，天问一号着陆地点在古海洋和古陆地的交界处。最新的科学探测发现，在火星乌托邦平原距离地面1-10米的浅表底层下方，存在大量地下水冰，储水量相当于地球上面积最大的淡水湖。想知道火星上到底有没有生命，乌托邦平原是一个绝佳的探测点。

“天问”成功“落火”，“江苏力量”持续守护

本次火星探测器发射任务中南航人持续贡献着力量和智慧。南航承担了火星应急信标装置的研制任务，是我国唯一由高校独立承担的单机载荷。

中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席科学家、人民科学家、南航航天学院院长叶培建院士担任总指挥、总设计师顾问。南航88级校友孙泽洲担任火星探测器总设计师。此外，还有众多南航校友也参与了“天问一号”任务。

“天问一号”火星应急信标装置主要工作环境是地外星球，主要用来在高强度冲击、极寒等极端环境下展开数据通信保障，被生动地称为“黑匣子”。信标装置具备主动的通信能力，不需对其进行回收，设备自身就能够将关键数据传输出去。火星的环境非常特殊，平均温度在零下70℃左右，信标装置具有更强的环境适应能力，能够在极端寒冷的气候下保障火星与地球之间的通信。

连线前方

在控制中心现场 叶培建院士与团队守了一夜

我国首次火星探测任务着陆火星，位于北京的航天飞行控制中心响起了热烈掌声，航天人在这里度过了难忘的12小时。“心情非常激动！”15日中午，火星探测器信标项目副总设计师、南京航空航天大学航天学院副院长王寅告诉记者。

在央视新闻拍摄的前方画面中，“人民科学家”叶培建院士红着眼睛鼓掌的镜头令人动容。王寅告诉记者，叶培建院士和大家一样在现场坚守了整整一夜。直到确认天问一号着陆，各项功能正常以后，才刚刚离开飞控中心。

“天问一号”总设计师孙泽洲：深空探测事业，需要更多年轻人

“天问一号”成功登陆火星的那一刻，航天工作者们都非常激动，天问一号探测器系统总设计师孙泽洲和探测器系统总指挥赫荣伟紧紧拥抱在了一起。

记者从南京航空航天大学了解到，孙泽洲是南航88级校友。他在接受记者采访时表示，由于火星的大气有很大的不确定性，此次火星探测任务最大的挑战在于进入的环节；随着探测目标越来越远，探测的时间也将以年、甚至十年来计算，未来深空探测事业的发展，需要靠更多的年轻人来加入。

作者：杨甜子

来源： 扬子晚报