祝融著陸遙寄“家書” 中國火星探測開啟新征程
中國腳步踏上“熒惑” 祝融著陸遙寄“家書”
火星探測開啟新征程
熒惑(中國對火星的古稱)已至，求索無疆。5月15日，中國首次火星探測任務天問一號著陸巡視器安全“到站”，著陸烏托邦平原，紅色火星第一次留下了中國印跡。
從2020年7月23日發射升空以來，天問一號經歷了近300天的長途跋涉，順利完成了探火任務“繞、著、巡”中的前兩步目標。隨著祝融號火星車進入巡視探測的工作狀態，更多的火星奧秘將呈現在人們面前。
著陸：跨越“生死”考驗
“目前，全世界已進行的21次火星著陸任務中只有9次成功，難度系數極高！”在傳回地球的第一封“家書”中，祝融號火星車“講述”了著陸火星的驚魂時刻。
安全著陸火星，既要選擇地形平坦的著陸區，還得趕上合適的天氣狀況。
火星表面天氣惡劣，每年都會形成幾場巨大的沙塵暴。沙塵暴可能改變著陸巡視器下降過程的動力學參數，影響安全性，沙塵粒子也可能附著在探測器表面，甚至鑽入內部，造成儀器設備故障，導致火星車失去能源供應。
航太科技集團五院總體設計部火星巡視器總體主任設計師陳百超說，中國首次實施火星探測任務，對火星的環境特別是大氣等參數沒有一手數據，難度和挑戰可想而知。
為此，在被火星引力捕獲後，天問一號環繞器此前在火星停泊軌道上進行了長達3個月的“準備工作”，對預選著陸區開展多維度探測，一方面探測地形地貌，另一方面獲取著陸區附近區域的氣象狀況，最終確定了5月中下旬著陸的穩妥選擇。
著陸的過程同樣充滿凶險。專家表示，火星表面存在大氣，比月球表面的環境更為複雜。同時，火星離地球的距離也比月球更加遙遠，通信時延最長接近20分鐘。這意味著科研人員無法隨時監測和控制探測器，很多高難度的任務只能靠天問一號自主完成。
從進入火星大氣層到最終著陸的過程中，天問一號經歷了“生死9分鐘”——在不到10分鐘的時間裏將2萬千米/小時的速度降到0。最終，著陸巡視器在緩衝機構和氣囊的保護下穩穩降落在火星表面。
巡視：展露一身“技藝”
“地質學家說，我的軟著陸區很可能是一個古海洋所在地，有很高的科學價值，很可能會取得意想不到的科學成果。”祝融號火星車在“家書”中寫道。
據專家介紹，地處火星北半球的烏托邦平原是太陽系中最大的撞擊盆地，直徑約3300千米。有科學假說認為，烏托邦平原曾經有海洋，並存在著與水有關的地貌特徵，有待進一步探測。
中國首次火星探測任務總設計師張榮橋說，烏托邦平原相對平緩，安全著陸是後續開展科學研究的前提。同時，從科學探測的意義角度來看，天問一號著陸點附近應該是古海洋與陸地的交接面，在這附近開展科學探測的潛力巨大。
“目前，我還在著陸巡視器內。經過短暫調整後，出倉並開展巡視探測。期待全方位了解火星，並且回傳珍貴的數據和照片給大家哦！”著陸火星後，祝融號火星車目前仍處於適應和“體檢”狀態。幾天后，祝融號將自主駛離著陸器，抵達火星表面並開展巡視探測，完成“繞、著、巡”任務的最後一步。同時，巡視器與著陸器還將進行兩器互拍，火星的“真容”也將隨之公佈。
祝融號火星車的設計壽命為3個火星月，由於火星上的一天比地球略長(火星自轉週期約為24小時37分鐘)，相當於約92個地球日。按照計劃，約90個火星日後，祝融號火星車將完成巡視探測，順利“收工”。
為了在短暫的3個月內獲取更多有效的科學探測數據，祝融號火星車具備了“一身技藝”——共載有6種科學儀器，包括多光譜相機、次表層探測雷達、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀和導航地形相機等。通過全力的巡視探測，祝融號將為中國帶來火星研究的第一手資料，推動對火星空間環境、地表形貌特徵、土壤表層結構等課題的研究。
未來：進行環繞探測
“就在昨天(5月17日)，我和環繞器已建立了器間通信鏈路，第一次通過環繞器傳回了遙測數據。”在第二封“家書”中，祝融號火星車“彙報”說，自己正在按計劃開展周圍環境感知和狀態檢查，各系統工作一切正常。同時，天問一號環繞器已實施第四次近火制動，順利進入週期為8.2小時中繼通信軌道，成為地球和火星之間的“信使”，進行“地火傳書”。
祝融號在火星表面忙碌工作的同時，位於停泊軌道的天問一號環繞器也“閒不住”。專家表示，著陸巡視器安全著陸後，環繞器會停留在通信中繼軌道，轉發各種資訊數據回地球，同時也向火星車傳達來自地球的指令。
環繞器不只是“信使”，也是探索火星的重要主力。天問一號環繞器共攜帶了7台科學儀器，分別是中解析度相機、高解析度相機、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和火星能量粒子分析儀，能夠在多軌道高度對火星進行整體性、全球性、綜合性研究。
環繞器的工作時間也比祝融號火星車長不少，既要兼顧火星車的中繼，還要進行“全球覆蓋”的環繞科學探測。按照計劃，在90個火星日後，天問一號環繞器將進行軌道調整，進入近火點265公里、遠火點1.2萬公里的軌道，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。
天問一號任務之後，中國的行星探測計劃將邁向縱深。據了解，2030年前後，中國將實施火星採樣返回、木星系探測等任務，目前正在開展關鍵技術研究，更多的“天問”系列任務，將使中國的行星探測邁向更遠的深空。
記者：劉 峣
