經過了近300天的漫長旅程，2021年5月15日7時18分，“天問一號”火星探測器所攜帶的“祝融號”火星車及其著陸組合體，成功著陸于火星北半球的烏托邦平原南部預選著陸區(qū)，標志著我國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。

當然，這也意味著中國成為了繼蘇聯(lián)、美國之后第三個登陸火星的國家，同時也是亞洲第一個登陸火星的國家。

令人動容的是，就在“天問一號”成功登陸火星之后，中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋難掩激動之情，忍不住落下了眼淚；而“天問一號”探測器系統(tǒng)總師孫澤洲和探測器系統(tǒng)總指揮赫榮偉，則緊緊地擁抱在了一起……

這一幕被國家航天局的工作人員記錄了下來，因為這一成功背后的艱辛只有他們自己才知道！

（國家航天局新聞宣傳中心張高翔攝）

據(jù)21ic家了解，由于火星探測風險高、難度大，探測任務面臨著行星際空間環(huán)境、火星稀薄大氣、火面地形地貌等挑戰(zhàn)；同時還會受到遠距離、長時延的影響。因此，著陸階段存在著環(huán)境不確定、著陸程序復雜、地面無法干預等諸多難點。

要知道，中國航天和其他國家航天不一樣，美國一直封鎖和中國航天的技術交流，之前甚至還將中國排除在國際空間站項目之外。與歐空局、日本、印度不同，我們根本得不到美國分享的數(shù)據(jù)，更得不到美國的相關技術支持。

然而，此次“天問一號”任務成功突破了第二宇宙速度發(fā)射、行星際飛行及測控通信、地外行星軟著陸等關鍵技術，實現(xiàn)了我國首次地外行星著陸，是中國航天事業(yè)發(fā)展中又一具有重大意義的里程碑！

（資料圖）

下面，21ic家匯總了一些關于“天問一號”登陸火星的技術問題，希望大家能夠進一步了解到中國航天來之不易的成功與輝煌。

1、火星探測存在哪些技術難度？

在火星探測技術方面，通常會受限于所攜帶的電力和通信天線能力，著陸和巡視任務幾乎無法直接與地球通信，必須依賴環(huán)繞器的信號中繼服務。前往火星期間，它們也需要導航、通信、能量等服務。因此，環(huán)繞器是所有火星探測任務的基礎。

而我國首次火星探測時，“天問一號”僅在一次任務中就同時實現(xiàn)了“環(huán)繞”、“著陸”和“巡視”三大目標，實現(xiàn)了對火星從天到地的立體觀測。其中，自由移動的“祝融號”著陸火星后，能將火星表面各種細節(jié)直觀地全方位展現(xiàn)出來，這一成果的意義是不可取代的。

2、抵達火星后，為何等待三個月才著陸？

一方面，環(huán)繞器的完全成功是探測火星的基本前提。在環(huán)繞器穩(wěn)定后再進行著陸操作，可以為著陸巡視組合體提供更大的選擇余地和容錯空間；另一方面，中國還缺乏對火星的全面了解，著陸區(qū)的實際地形地貌和氣象條件等都需要詳細勘察。

因此，在抵達火星后，需要花費一定的時間研究勘察。否則，貿然著陸的風險可想而知。

3、登陸火星究竟有多難？

在火星上著陸需要探測器的自主著陸能力，但由于地球和火星相距甚遠，通信延遲很大，地球上的控制中心不可能實時控制火星上的探測器。因此，登陸火星極其困難。

另外，登陸火星的難度遠遠超過了登陸月球，一方面要應對不可避免的大氣沖擊、摩擦和積累的熱量；另一方面，著陸巡視組合體還必須增加氣動、隔熱、避震等防護結構，這使得重量、復雜度和成本等大幅上升，隨之風險系數(shù)也會大大增加。

據(jù)悉，在“天問一號”之前，蘇聯(lián)和美國曾有20個探測器嘗試在火星著陸，但其中只有10個探測器成功著陸，成功率僅為50%。由此可見，我國一次就成功登陸火星有多么不容易！

4、“祝融號”如何獲取能量？

“祝融號”是依靠太陽能進行工作的，但由于火星距離太陽很遠，其太陽能密度僅為地球附近的4成左右，這對太陽能帆板收集能量的要求極高。

為了解決這一問題，“祝融號”使用了4片巨大的由三結砷化鎵構成的“蝴蝶型”太陽能電池陣列，以此確保足夠能量供應。

5、“祝融號”如何與地球通信？

地球和火星相距甚遠，這對于通信來說是一個巨大挑戰(zhàn)，因為信號衰減情況會隨著距離增加而迅速提升。一方面，在地球上需要建立巨大的深空通信天線網，以盡可能捕捉來自“天問一號”的微弱信號；另一方面，“天問一號”的環(huán)繞器也要攜帶直徑達2.5米的高增益定向天線，盡力提高通信能力，與地球保持穩(wěn)定聯(lián)系。

然而，“祝融號”是不可能像環(huán)繞器一樣攜帶巨大的天線，并提供足夠能量供應的。同時，它還攜帶了6大核心科學儀器和工程相機等輔助系統(tǒng)，數(shù)據(jù)量相當大，這對通信資源要求很高。另外，“祝融號”還要時刻跟隨火星自轉，與地球溝通極為困難。

因此，“祝融號”通過環(huán)繞器實現(xiàn)信號中繼。在正常運轉時，將所有的寶貴數(shù)據(jù)儲存起來。當環(huán)繞器飛臨“祝融號”上空時，再將信號上傳并接收新的指令，全程由環(huán)繞器直連地球。

6、“祝融號”著陸后，“天問一號”在干嘛？

在“祝融號”工作期間，“天問一號”的環(huán)繞器會一直緊張忙碌地為它服務，轉發(fā)各種科研數(shù)據(jù)回歸地球，同時向它轉發(fā)來自地球的指令。

由于環(huán)繞器攜帶了中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、礦物光譜分析儀、磁強計、離子與中性粒子分析儀、能量粒子分析儀等7項儀器，因此它本身也是一個超級科研平臺。

由于環(huán)繞器飛行在距離火星最近200余千米、最遠12000余千米的大橢圓軌道上，因此它能在多種軌道高度對火星進行整體性、全球性、綜合性研究。

總之，“天問一號”探測火星與“祝融號”著陸火星，不僅是中國航天工程任務難度的新突破，更是我國在行星科學領域的史無前例突破?！疤靻栆惶枴钡奈宕罂茖W目標，將為我國深空探測領域打下重要的基礎，同時也給世界帶來了對火星研究的豐富補充。