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从1960年10月苏联率先向火星发射探测器以来，各国航天机构总共向火星发射了数十次的各种宇宙飞船和探测器。2020年4月24日，国家航天局宣布，将我国首次火星探测任务命名为“天问一号”。“天问”二字出自《楚辞》，来源于中国伟大诗人屈原的长诗，作品对天地、自然和人世等一切事物现象进行想象与发问，从宇宙之本源，到阴阳之俱化;从天地之构造，到星辰之往亘。以“天问”作为工程名称表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技不断创新永无止境。
火星探测面临的难题
（1）距离太遥远
地球和火星之间的距离遥远，受二者相对运动规律的影响，在5600万—4亿千米之间变动，变化范围很大。而且，火星轨道与地球轨道不完全在同一平面内。这些对探测器飞行方案设计、可靠性设计、计划管理都提出了很高要求，探测器轨道设计上要将每一细节因素考虑好。
从2020年7月23日探测器成功发射算起，其飞往火星耗时大约7个月。由于地球与火星信号传输有延时，且延时长达23分钟，而探测器在火星着陆时间仅需7分钟左右，这意味着无法靠地球信号控制处理着陆过程中遇到的各种意外情况，全程必须依靠探测器自主完成。这就要求科学研究人员对着陆过程中遇到的种种情况，做尽可能全面的预测，做好各种情况的处理方案。
（2）合适的窗口期难寻
正是由于地球到火星之间的距离变化区间大，所以要选择合适的时机，当地球与火星距离相对较近时，探测器变轨进入火星环绕轨道。然而从地球角度来计算，约780天左右才能和火星相对接近一次，这个时间又叫作会合周期。这好比赛跑中在内圈跑得较快的人，超过了在外圈跑得较慢的人一圈，再次进行会合。
目前主流的火箭以化学燃料为核心动力，性能依然有限，利用窗口期将有效提高探测器成功进入火星轨道的概率。
（3）对火箭性能要求高
在探测器飞往火星过程中，首先需要摆脱地球引力，其次摆脱太阳引力，进入火星环绕轨道。正是由于距离遥远，着陆过程中可能遇到多种问题，因此需要使用尽可能强力的火箭作为动力。在2020年的探测器发射任务中，我国拿出了被称为“大火箭”“胖五”的长征五号重型运载火箭。
（4）着陆难度大
火星的大气密度为地球的1%左右，虽然可以利用大气为探测器的降落减速，但减速过程中会产生高达两千摄氏度的高温，因此着陆器需要隔热罩隔绝热量。另外，即使配备了减速降落伞，但仍然不足以让探测器实现软着陆，因此需要启动反推动力，帮助探测器悬停、避障、降落。这些难点对探测器的传感器性能及预案准备提出了更高的要求，以应对种种突发情况，让探测器进行自我处理。
火星表面沟壑纵横，遍布沙石，对着陆点选择和探测器路径规划提出了很高的要求。火星表面风化严重，温室效应导致火星不同区域气压差很大，风力强劲，沙尘暴频繁，这对探测器的硬件性能是一个很大的考验。
火星探测有什么意义？
虽然相比于金星探测，火星探测难度相对较小，但仍然面临很多难题，火星之旅危险重重。即便如此，火星探测仍旧深深吸引着无数科学家。为何人类钟情于火星探测呢？这是因为综合考虑人类目前的技术发展水平和行星探测的难易度等多种因素后，火星是人类探索生命起源与环境演变的首选之地。
首先，火星曾与地球的地质及气候非常相似，但由于未知的种种原因导致其目前成为荒漠。火星演变时间长，极有可能成为地球演变的未来，探索火星环境变化的原因，对于研究地球演变和保护地球具有重大意义。而且，火星上没有地球上的全球偶极磁场，导致太阳风高能粒子可以直达火星表面，这对于人类研究行星磁场演变有深远影响，能让我们更加了解地球演变。
其次，经多年的火星探索研究，发现火星上确实有水存在，这就为推测探究火星上有无生命及生命存在形式提供了基础依据，也为大众对地外生命的探寻燃起了新的热情。
再者，火星是太阳系内环境与地球最为接近的星球，在目前人类可及的条件下，是人类最有可能登陆的下一个地外天体。
“天问一号”都有什么任务？
正因为探测火星意义重大，中国也义无反顾地加入这一行列当中。随着长征五号火箭在中国文昌航天发射场的点火升空，探测器也开始前往火星的旅程。地球到火星这么遥远，探测器的发射只是最初的步骤，探测器还要经历五个阶段的考验，分别是地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测。在点火发射阶段之后，长征五号火箭经过36分钟的飞行将探测器送入地火转移轨道，之后将开始后续的各种任务。
虽然整体飞行阶段如此复杂，但主要任务简言之可分为飞掠、环绕、降落、巡视四大任务，这也与人类目前探测火星的技术水平相符合。当然，随着技术的不断发展，未来还有第五种“采样返回”的任务。
（1）飞掠任务
飞掠任务之前，探测器会在太阳翼和天线的辅助，以及测控系统的协助下，飞行约7个月后到达火星，实现地火轨道转移。飞掠任务只是在火星附近飞速掠过，趁着极短的时间抓住一切可能记录有用的数据，随后滑入深空。相比动辄数月的旅行时间，观测火星的真正有效时间仅在1天左右。
（2）环绕任务
随着航天技术的进步，探测器靠近火星后已经可以依靠自身动力制动进入环绕火星的大椭圆轨道。如果推进能力更强，或者借助火星顶部稀薄大气缓慢“刹车”，甚至可以直接变轨成圆形轨道，保持稳定的轨道高度，更有效地观测火星。探测器通过一系列复杂操作，完成火星捕获，成为火星卫星。
（3）降落任务
在降落之前，探测器需要稳定飞行到计划的着陆区上方，为着陆做准备。时机合适时，环绕器和巡视器（也叫“火星車”）分离，巡视器开始降落，进入离轨着陆阶段，减速到达火星表面。降落（软着陆）任务的最大优势是能仔细研究火星表面的各种细节，尤其是对水、气象、底部大气、表面土壤成分、地表地貌、潜在有机物和深层土壤的研究。着陆之旅需要巡视器完全自主导航控制完成。
（4）巡视任务
着陆后，巡视器开始巡视探测，环绕器开始环绕探测，同时提供数据传输的中继服务，将探测数据传回地球。巡视器的载荷可以集中于科研设备，从事多地点、多方面的精细研究。巡视器是近些年火星探测的核心，复杂程度越来越高，待机工作时间也越来越长。
中国首次火星探测任务“天问一号”本次将一次性完成以上四个任务，可见研发人员投入了多少的心血。但任务难度重重，任何一个环节都可能会有意外发生。我们应该认识到，任务的成功需要众多航天人才的投入。人类的未来必定是星辰大海，正处在朝阳年纪的我们，更应该把握机会，努力学好知识，为人类航天探索事业添砖加瓦！
火星探测面临的难题
（1）距离太遥远
地球和火星之间的距离遥远，受二者相对运动规律的影响，在5600万—4亿千米之间变动，变化范围很大。而且，火星轨道与地球轨道不完全在同一平面内。这些对探测器飞行方案设计、可靠性设计、计划管理都提出了很高要求，探测器轨道设计上要将每一细节因素考虑好。
从2020年7月23日探测器成功发射算起，其飞往火星耗时大约7个月。由于地球与火星信号传输有延时，且延时长达23分钟，而探测器在火星着陆时间仅需7分钟左右，这意味着无法靠地球信号控制处理着陆过程中遇到的各种意外情况，全程必须依靠探测器自主完成。这就要求科学研究人员对着陆过程中遇到的种种情况，做尽可能全面的预测，做好各种情况的处理方案。
（2）合适的窗口期难寻
正是由于地球到火星之间的距离变化区间大，所以要选择合适的时机，当地球与火星距离相对较近时，探测器变轨进入火星环绕轨道。然而从地球角度来计算，约780天左右才能和火星相对接近一次，这个时间又叫作会合周期。这好比赛跑中在内圈跑得较快的人，超过了在外圈跑得较慢的人一圈，再次进行会合。
目前主流的火箭以化学燃料为核心动力，性能依然有限，利用窗口期将有效提高探测器成功进入火星轨道的概率。
（3）对火箭性能要求高
在探测器飞往火星过程中，首先需要摆脱地球引力，其次摆脱太阳引力，进入火星环绕轨道。正是由于距离遥远，着陆过程中可能遇到多种问题，因此需要使用尽可能强力的火箭作为动力。在2020年的探测器发射任务中，我国拿出了被称为“大火箭”“胖五”的长征五号重型运载火箭。
（4）着陆难度大
火星的大气密度为地球的1%左右，虽然可以利用大气为探测器的降落减速，但减速过程中会产生高达两千摄氏度的高温，因此着陆器需要隔热罩隔绝热量。另外，即使配备了减速降落伞，但仍然不足以让探测器实现软着陆，因此需要启动反推动力，帮助探测器悬停、避障、降落。这些难点对探测器的传感器性能及预案准备提出了更高的要求，以应对种种突发情况，让探测器进行自我处理。
火星表面沟壑纵横，遍布沙石，对着陆点选择和探测器路径规划提出了很高的要求。火星表面风化严重，温室效应导致火星不同区域气压差很大，风力强劲，沙尘暴频繁，这对探测器的硬件性能是一个很大的考验。
火星探测有什么意义？
虽然相比于金星探测，火星探测难度相对较小，但仍然面临很多难题，火星之旅危险重重。即便如此，火星探测仍旧深深吸引着无数科学家。为何人类钟情于火星探测呢？这是因为综合考虑人类目前的技术发展水平和行星探测的难易度等多种因素后，火星是人类探索生命起源与环境演变的首选之地。
首先，火星曾与地球的地质及气候非常相似，但由于未知的种种原因导致其目前成为荒漠。火星演变时间长，极有可能成为地球演变的未来，探索火星环境变化的原因，对于研究地球演变和保护地球具有重大意义。而且，火星上没有地球上的全球偶极磁场，导致太阳风高能粒子可以直达火星表面，这对于人类研究行星磁场演变有深远影响，能让我们更加了解地球演变。
其次，经多年的火星探索研究，发现火星上确实有水存在，这就为推测探究火星上有无生命及生命存在形式提供了基础依据，也为大众对地外生命的探寻燃起了新的热情。
再者，火星是太阳系内环境与地球最为接近的星球，在目前人类可及的条件下，是人类最有可能登陆的下一个地外天体。
“天问一号”都有什么任务？
正因为探测火星意义重大，中国也义无反顾地加入这一行列当中。随着长征五号火箭在中国文昌航天发射场的点火升空，探测器也开始前往火星的旅程。地球到火星这么遥远，探测器的发射只是最初的步骤，探测器还要经历五个阶段的考验，分别是地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测。在点火发射阶段之后，长征五号火箭经过36分钟的飞行将探测器送入地火转移轨道，之后将开始后续的各种任务。
虽然整体飞行阶段如此复杂，但主要任务简言之可分为飞掠、环绕、降落、巡视四大任务，这也与人类目前探测火星的技术水平相符合。当然，随着技术的不断发展，未来还有第五种“采样返回”的任务。
（1）飞掠任务
飞掠任务之前，探测器会在太阳翼和天线的辅助，以及测控系统的协助下，飞行约7个月后到达火星，实现地火轨道转移。飞掠任务只是在火星附近飞速掠过，趁着极短的时间抓住一切可能记录有用的数据，随后滑入深空。相比动辄数月的旅行时间，观测火星的真正有效时间仅在1天左右。
（2）环绕任务
随着航天技术的进步，探测器靠近火星后已经可以依靠自身动力制动进入环绕火星的大椭圆轨道。如果推进能力更强，或者借助火星顶部稀薄大气缓慢“刹车”，甚至可以直接变轨成圆形轨道，保持稳定的轨道高度，更有效地观测火星。探测器通过一系列复杂操作，完成火星捕获，成为火星卫星。
（3）降落任务
在降落之前，探测器需要稳定飞行到计划的着陆区上方，为着陆做准备。时机合适时，环绕器和巡视器（也叫“火星車”）分离，巡视器开始降落，进入离轨着陆阶段，减速到达火星表面。降落（软着陆）任务的最大优势是能仔细研究火星表面的各种细节，尤其是对水、气象、底部大气、表面土壤成分、地表地貌、潜在有机物和深层土壤的研究。着陆之旅需要巡视器完全自主导航控制完成。
（4）巡视任务
着陆后，巡视器开始巡视探测，环绕器开始环绕探测，同时提供数据传输的中继服务，将探测数据传回地球。巡视器的载荷可以集中于科研设备，从事多地点、多方面的精细研究。巡视器是近些年火星探测的核心，复杂程度越来越高，待机工作时间也越来越长。
中国首次火星探测任务“天问一号”本次将一次性完成以上四个任务，可见研发人员投入了多少的心血。但任务难度重重，任何一个环节都可能会有意外发生。我们应该认识到，任务的成功需要众多航天人才的投入。人类的未来必定是星辰大海，正处在朝阳年纪的我们，更应该把握机会，努力学好知识，为人类航天探索事业添砖加瓦！