天问一号发射

10月28日，天问一号探测器顺利完成第3次轨道中途修正。在飞向火星的途中，天问一号为何要进行轨道中途修正？火星探测的难点在哪儿？距离成功降落火星，天问一号还要再闯几道关？

近日，江苏省天文学会科技传播专家在接受《科技周刊》记者采访时表示，天问一号将会在当前轨道飞行约4个月后与火星交会。要成功着陆火星并进行探测，天问一号后续至少要经历三道难关。

为什么要中途修正？

10月28日，我国的火星探测计划再次传来喜讯。当日22时，在我国首次火星探测任务飞行控制团队的控制下，天问一号火星探测器8台25N发动机同时点火进行工作，最后顺利完成了这一次的轨道中途修正，并且还在轨标定了25N发动机的实际性能。

截止到目前，天问一号火星探测器已经在轨飞行超过100天，飞行路程大约为2.56亿千米，距离地球约为4400万千米，目前，首次火星探测任务飞行控制团队已经对天问一号火星探测器进行了三次轨道中途修正。那么，这种修正对于天问一号火星探测器来说，有什么作用呢？

“地球离火星很远，探测器发射后不一定能瞄准目标，会像射箭一样容易射偏。”江苏省天文学会科技传播专家、南京大学天文与空间科学学院教授侯锡云告诉记者，天问一号火星探测器有一条发射前就已规划好的线路，这条线路就被称为标称轨道，但探测器实际发射线路和标称轨道有差别，为了防止偏航，通过发动机点火工作调整姿态保证探测器继续按照标称轨道行驶至火星轨道。当然，轨道中途修正的另外一个作用是检测一下探测器上的发动机，让它工作一下，避免在太空中不工作的状态过长。

第3次轨道中途修正之后，天问一号将会在当前的轨道飞行约4个月与火星交会。如果要成功着陆火星，天问一号还要再闯几道关？侯锡云表示，第一道难关要保证探测器在火星引力范围内近火捕获，即让探测器在火星引力范围内制动，速度不要过大，又可以环绕火星，避免探测器离开或撞上火星。

“在火星轨道环绕一段时间对火星地形地貌进行扫描，然后找到合适的窗口期，让着陆器分离进入火星大气。”侯锡云说，火星的大气虽然稀薄，但是有减速的作用；着陆器在减速过程中会遇到8分钟左右的通信中断，要从很快的速度降为0软着陆，全部依靠天问一号自主完成一系列动作，这个过程也非常难。

着陆器软着陆成功后，还需要把火星车释放出来开始探测。如果软着陆落得不够平坦或姿态不正，火星车很可能不能顺利从着陆器上开下来。总之，天问一号后续还要经历3道关口才能实现火星探测。“得益于中国月球探测工程的多次任务成功，我国已经完成玉兔号月球车的月面勘探任务，也为火星地面探测积累了宝贵经验。”侯锡云说。

火星探测到底难在哪？

迄今为止，世界各国至少举行了46次火星探测活动，其中只有20.5次取得成功，成功率不足45%，火星因此有“航天器坟场”之称。火星探测的难点到底在哪儿？

“火星探测的难点主要在于探测器进入火星轨道和着陆两个阶段。”侯锡云解释说，什么时候“刹车”进入火星轨道，进入轨道的角度是多少，着陆时何时打开降落伞，何时切断降落伞……每个环节都需要精准计算、毫秒不差，特别是着陆器着陆的8分钟没有任何通信信号。

火星离地球的距离远，距离远带来一系列的问题，数据分析显示地火最近的距离在5000万公里，最远的距离可以达到4亿公里。“距离远首当其冲带来的就是通讯延迟问题，在相隔4亿公里的情况下，地球给探测器下达一个指令的单向通讯时间需20分钟，来回就要40分钟，而决定着陆器命运的窗口期控制时间很短，只能依靠研究人员提前输入的数据，由探测器进行自主判断，如果有紧急情况从地球无法做出任何调整。”侯锡云表示，火星的大气及地表与地球的大气地表有较大差异，到目前为止我国还没有第一手的火星大气数据库，可能会在着陆过程中对着陆器自主控制造成影响。除此以外，探测器在长达7个多月的旅途中会遭遇太阳系各种高能粒子的碰撞，给探测器带来风险。

此次探测任务，我国航天科研工作者还自加难度，在首次探测便要实现“绕”“落”“巡”三大任务，这在世界航天史上确实是绝无仅有的。据史料记载，此前只有美国在一次火星任务中同时完成“绕”和“落”，欧洲曾两次尝试“绕”和“落”，都以失败而告终。中国计划在一次火星任务中完成“绕”“落”“巡”，难度可想而知。

虽然火星探测的难度非常大，但是中国已经做了大量准备工作，数次成功的探月任务也奠定了重要的技术基础——首先，发射火星探测器需要大推力运载火箭，我国长征五号火箭已经具备这样的能力；其次，针对超远距离的测控，我国已经建成深空测控站，并在嫦娥二号拓展任务中实现了超过1亿公里的测控；再次，探月取得的成功，帮助中国在着陆、巡视技术等领域奠定了基础。

成功登陆后会开展哪些探测任务？

如果一切顺利，天问一号预计将于明年5月份在火星着陆。侯锡云告诉《科技周刊》记者，经过漫长的飞行后，天问一号预计会在火星北半球的乌托邦平原着陆。国际上有着陆计划的火星探测任务，大多数选择着陆在火星北半球。天问一号将要着陆的地点在乌托邦平原南部。地质学家认为那里很可能是一个古海洋所在地。

侯锡云表示，着陆器降落时需要借助火星大气减速，因为高度越低，大气密度就越厚，着陆器的制动力就越大，有助于着陆时的减速，而乌托邦平原符合大气压稠密、海拔低的特征。同时这个着陆点在古海洋和古陆地交界处，科学家认为该地方有很高科学价值，很有可能会取得意想不到的科学成果，这也是我们选择这个地方来进行软着陆、巡视探测的原因。

成功到达火星轨道及表面后探测器将会开展哪些科研探测任务？侯锡云介绍，环绕火星的轨道器上会携带相机、雷达、光谱仪、磁强计、高能粒子分析仪等设备，主要测量火星地貌特征和火星磁场，着陆器上的火星车上则会携带相机、雷达、激光诱导击穿光谱仪等，通过对矿物质信号的分析，探测火星上的资源分布，还有对火星本体科学的研究，为研究火星积累资料。此前的探测表明，火星表面有很多古河床，证明以前有河流，然而如今表面并没有天然水存在，中国还将探测火星地下水的分布。

天问一号迈出了中国行星探测的第一步，未来我们国家在深空探测领域还有哪些计划和安排？侯锡云介绍，我国行星探测计划规划了3次任务，首次火星探测天问一号任务是第一次，已经发射实施，目前其他任务正在论证中。规划的第二次是小行星探测任务。此外，2030年前后还将有一次木星系及行星际穿越探测。让我们共同期待天问一号顺利到达火星，在这颗神秘星球留下“中国印记”，实现预期科学目标。  记者 张 宣文/摄