5月15日，中國首次實行火星探測任務(wù)的天問一號探測器成功在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)著陸，火星上首次留下了中國人的印跡。

早在2月10日，天問一號探測器就成功“剎車”被火星捕獲，但隨后3個月“遲遲”未落。為何飛了這么久？降落火星，為何專家們稱這是“任務(wù)最核心、最難的地方”？著陸后，天問一號又會以什么方式探索火星？帶著這些疑問，記者采訪了中國航天科技集團五院總體設(shè)計部火星探測器總體主任設(shè)計師王闖、中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春等專家。

為何這么久才抵達？

被火星捕獲后，天問一號探測器在3個多月里不僅對火星開展了多維度探測，還為著陸火星做好萬全準備。

天問一號探測器是個“三件套”，包括環(huán)繞器、進入艙和“祝融號”火星車，后兩者共同組成著陸巡視器。據(jù)航天科技集團八院509所環(huán)繞器總體副主任設(shè)計師杜洋介紹，為了給著陸巡視器落火“打前站”，環(huán)繞器對預(yù)選著陸區(qū)開展多維度探測，一方面探測地形地貌，選擇地形平坦無障礙的地方，另一方面靜候“天機”觀天象，獲取著陸區(qū)附近區(qū)域的氣象狀況。

火星表面每年都會形成幾場大沙塵暴，歷史上就有探測器因抵達火星時趕上沙塵暴，最終沒能順利展開工作。

由于火星車采用太陽能帆板的形式供電，大量沙塵會覆蓋在太陽能電池片的表面，降低發(fā)電效率甚至導(dǎo)致發(fā)電能力喪失。對火星車來說，失去能源供應(yīng)無疑是致命的。因此，環(huán)繞器提前探測預(yù)選著陸區(qū)，了解沙塵暴等動向，從而避開惡劣天氣。

天問一號的登陸地點是火星烏托邦平原南部，通過分析該區(qū)域此前的氣象數(shù)據(jù)和火星探測器遙感數(shù)據(jù)，5月中下旬落火是較穩(wěn)妥的選擇。

除了做準備工作，天問一號還完成了一系列科學(xué)探測。2月24日，天問一號進入火星停泊軌道后，環(huán)繞器上的7臺科學(xué)儀器就已全部開機開始工作，期間還進行了多次軌道調(diào)整。這意味著，它獲取了火星不同軌道高度上的科學(xué)信息，而不同軌道高度處的探測數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以幫助我們更全面地了解火星的空間環(huán)境信息，例如火星的磁場、電離層、太陽風(fēng)與火星高層大氣之間的相互作用等。

落火過程有多險？

天問一號落火分三步：進入，減速和軟著陸，簡稱“EDL”。5月15日凌晨1時許，天問一號探測器在停泊軌道實施降軌，機動至火星進入軌道;4時許，著陸巡視器與環(huán)繞器分離，歷經(jīng)約3小時飛行后，進入火星大氣，經(jīng)過約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，成功軟著陸于預(yù)選著陸區(qū)。

“這是整個任務(wù)中風(fēng)險最高的一步，著陸過程無法由地面實時控制，只能靠天問一號自主完成。”王闖告訴記者，進入火星大氣層以后，天問一號首先借助火星大氣進行氣動減速，克服超高速摩擦產(chǎn)生的高溫、氣動帶來的姿態(tài)偏差等挑戰(zhàn)，將約2萬千米/小時的下降速度減掉了90%左右;緊接著，天問一號打開降落傘，進行傘系減速，當(dāng)速度降至100米/秒時再通過反推發(fā)動機減速，由大氣減速階段進入動力減速階段。距離火星表面100米時，天問一號進入懸停階段，精準避障、緩速下降后，著陸巡視器在緩沖機構(gòu)和氣囊的保護下穩(wěn)穩(wěn)降落在火星表面。

難中之難是降落傘?！俺羲俳德鋫闶菧p速技術(shù)中難度最大的環(huán)節(jié)，天問一號在使用降落傘時要保證在超音速、低密度、低動壓下打開，而這個過程存在開傘困難、開傘不穩(wěn)定等問題?！蓖蹶J說，由于火星大氣稀薄，研制人員設(shè)計了具備高效減速性能的探測器氣動外形和防熱結(jié)構(gòu)，同時采用了更輕量化的防熱材料。

雖然此前我國已有月面著陸經(jīng)驗，但這次天問一號火星軟著陸任務(wù)更艱難。“地面站與探測器間通信是通過無線電波實現(xiàn)的，傳播速度每秒約30萬千米。月球到地球的平均距離是38萬千米，所以月球探測器與地球通信時幾乎感覺不到延時，但地球到火星之間的距離是變化的，最近時約5500萬千米，最遠時可達到4億千米。”鄭永春告訴記者，由于距離遠，地面與火星探測器的通信面臨最長接近20分鐘的延時，科研人員無法隨時控制探測器，考驗前所未有。

“我國首次實施火星探測任務(wù)，沒有火星環(huán)境特別是大氣等參數(shù)的一手數(shù)據(jù)，相當(dāng)于在一個完全未知的環(huán)境步步摸索，難度可想而知?！焙教炜萍技瘓F五院總體設(shè)計部火星巡視器總體主任設(shè)計師陳百超說。

落火后做什么？

到達火星不是目的，盡可能獲得有效科學(xué)探測數(shù)據(jù)才是目標(biāo)。接下來，火星車將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平臺并進行巡視探測。

天問一號總共攜帶了13種科學(xué)儀器，能照相，會測物質(zhì)、測環(huán)境、測地質(zhì)、看氣象，坐擁“百般武藝”。火星車和環(huán)繞器共同肩負科學(xué)探測使命，主要涉及火星空間環(huán)境、地表形貌特征、土壤表層結(jié)構(gòu)等研究，將為中國帶來火星研究的第一手資料。

環(huán)繞器對火星車的意義不止“帶一程”。著陸巡視器安全著陸后，環(huán)繞器會停留在通信中繼軌道，轉(zhuǎn)發(fā)各種信息數(shù)據(jù)回地球，同時也向火星車傳達來自地球的指令。

環(huán)繞器本身也是一個超級科研能手，攜帶了7臺科學(xué)儀器，分別是中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜探測儀、火星磁強計、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀，能在多軌道高度對火星進行整體性、全球性、綜合性研究。

火星車的設(shè)計壽命為3個火星月，由于火星上的一天比地球略長（火星自轉(zhuǎn)周期約為24小時37分鐘），相當(dāng)于約92個地球日。按照計劃，約90個火星日后，火星車將結(jié)束巡視探測工作，環(huán)繞器也將調(diào)整軌道，進入近火點265公里、遠火點12000公里的軌道，對火星表面開展至少1個火星年（約2個地球年）的近距離遙感探測。

（綜合澎湃新聞、環(huán)球網(wǎng)）