编者按：本文来自微信公众号“智物”（ID：zhidxcom），作者：信义。36氪经授权发布。
智视讯7月23日消息，12时41分，我国搭载“天问一号”火星探测器的长征五号火箭成功发射。这是我国完全自主火星探索的第一步！
我国的火星探测任务史无前例，首次实现火星车发射一步到位。这是美国、俄罗斯、前苏联都没有做到的。
▲搭载天问一号的长征五号火箭发射
火箭发射的威力是如此强大，以至于连摄像机的图像都受到了影响。
我国火星探测发射任务“天问”的名称取自屈原的长诗《天问》：
上古之初，是谁传道的？
上下都没有形成，为什么要测试呢？
“上古之初，是谁主导了这个国家的流动？世界在形成之前是从哪里来的？” 意味着寻找科学真理是漫漫长路，追求科技创新是永无止境的。
中国自主火星探测任务自2010年启动，2018年成立火星探测任务飞控组。十年的坚持，换来了中国火星探测任务成功的第一步。
一起来看看“天问一号”牛在哪里？中国的火星探测计划经历了怎样的历程，世界主要科技强国为何选择在今年密集发射火星探测器？
01 第一辆火星车“绕、落、寻”一步到位
这次发射任务是由长征五号火箭完成的，也就是我们所说的“胖5”，因为火箭的质量越大，它的承载能力就越强。这一次，天问一号总重量达到了5吨，火星轨道器重达3175公斤，都需要“胖五”送上太空。
▲长征五号火箭“胖5”
本次火星探测是我国行星探测阶段的第一次任务，也是深空探测领域的一个新里程碑。这一次，我国将一口气完成“包围、登陆、巡逻”三个目标，这是前所未有的挑战。
天问一号探测器由轨道器、着陆器和漫游车组成。它将一步完成环绕、着陆和巡逻三个步骤。这将是世界上第一个探索火星并完成软着陆的任务。
▲火星探测任务示意图
天问一号发射后，将由运载火箭送入地火转移轨道，飞行时间为7个月。火星捕获和火星对接后，登陆车将与轨道器分离，进入火星大气层。
▲天问一号发射后进入地面火力转移轨道，着陆巡逻与轨道器分离
然后，在登陆火星车成功着陆后，它会在它的“身体”中露出一辆小型高尔夫球车大小的火星车。火星车将离开着陆平台，开启科学载荷，四片如蝴蝶翅膀般展开。启动火星表面之旅的太阳能电池板帮助调查了火星地层、结构以及永久冻土或冰的存在。
▲着陆漫游车成功着陆后印度的火星探测计划出了地球后是美国管?，漫游车离开着陆平台
在与着陆器缓慢脱离后，太阳能漫游车预计将在火星上运行至少 90 天，并将轨道器用作通信中继。轨道器将继续运行约火星年（约 23 个月）。
▲中国2020年火星探测计划计划登陆区域来源：格致轮岛
此外，天问一号将使用我国自主的深空网络，西安卫星测控中心喀什深空站和佳木斯深空站为其提供全程测控支持。与探月任务相比，火星探测器最远探测距离近4亿公里，近7个月的地面火力转移时间将是测控通信系统前所未有的考验。
▲天问一号勘探计划
02 火星车是什么样的？要完成什么？
我国第一辆火星车高度1.85米，重量达到240公斤左右。火星车配备地形相机、多光谱相机、地下探测雷达、地表成分探测器、地表磁场探测器、气象测量仪器等6种有效载荷，为完成探测任务提供保障。
▲第一辆火星车
同时印度的火星探测计划出了地球后是美国管?，为了适应火星地表环境，火星车还具备环境感知、障碍物识别、局部路径规划、多轮运动协调控制等功能。
中国首个火星探测任务项目副总指挥、探月与航天工程中心主任刘继忠表示，火星车依靠太阳能在火星上获取能量，设计寿命为3个火星月，相当于大约 92 个地球日。期间，火星车将探测火星的地质、环境、气象，人们可以直观地了解火星和地球环境的异同。
▲火星车携带的各种仪器
本次火星探测任务计划将完成6个科学目标，即：
1、行星和火星着陆器的地形地貌和物质成分的探索与研究
2、火星全球和着陆器土壤厚度、成分和分布
3、火星全球和着陆器地下地下水分布
4、火星重点区域详查（登陆候选）
5、火星磁层、电离层、大气及其气候特征
6、火星物理场（磁场、引力场和内部结构）探测
与载人航天、探月任务相比，我国首次自主火星探测具有航天器平台新、探测领域新、实施周期长、测控模式复杂、轨道控制要求高、应急响应难度大等特点。
针对新的任务，北京飞控中心于2018年初组建了火星探测飞行控制团队。今年以来，他们还为长征五号B首飞等重大任务进行了平行准备。火箭、第一次火星探测、嫦娥五号和空间站。.
2020年4月24日，中国行星探测任务命名为“天问系列”，首次火星探测任务命名为“天问一号”，后续行星任务依次编号。
03 为什么各国都爱“扎堆”探索火星？
我们也知道，最近各国都在为火星探索“扎堆”。为什么？
原因是目前的航天水平，火星离地球太远，实际探测火星要比探测月球困难得多。
要知道，人类经常造访的月球距离地球有38万公里，而火星与地球的距离最近时远达5500万公里，最近时为4亿公里。最远的时间。因此，火星探索是一项非常适时的活动。
平均而言，每 15 到 17 年就会有一次火星冲日。届时，太阳、地球、月球、火星将有规律地排列在一条直线上，火星与地球的距离将进一步缩短。
▲模拟火星冲日影像
最近一次火星冲日是2018年7月27日，已经过去了，下一次火星冲日要等到2035年9月16日，太遥远了。
所以接下来最好的事情是火星的冲日每 26 个月发生一次。对地球来说，发射火星探测器的最佳窗口是在对面前两个月，最近的窗口是今年。从7月中旬到8月中旬，在这段时间里，来自地球的航天器可以沿着最省油的轨道到达火星。
此前，中国天问一号、美国恒心号、阿联酋希望号（日本H-2A火箭发射）、欧盟和俄罗斯的罗莎琳德·德富兰克林四个主要火星探测器已在此窗口期内公布了发射计划。
不过，由于种种原因，欧盟和俄罗斯的ExoMars 2020已于3月中旬决定将发射推迟到2022年，并“退出”了2020火星探测器发射团队。不得不说，这是ExoMars计划第六次被推迟。.
此前，中国也曾在2009年想用俄罗斯的联盟号运载火箭发射火星探测器，但由于战国火箭多次出现问题，中国也决定独立完成火星探测的全过程。
这个组最先出动的是今年7月20日凌晨5点58分成功发射的“暴君”阿联酋的希望号（阿拉伯语为Al-Amal）。探测器预计将于 2021 年 2 月抵达。
▲ 阿联酋的希望火星探测器
为了保证研发进度和发射速度，阿联酋选择了拥有强大航天能力的美国和日本作为合作伙伴，通过日本研制的H-IIA火箭将本国的火星探测器运送到太空。三菱重工。
Hope 探测器由阿拉伯联合酋长国和科罗拉多大学博尔德分校联合开发，重 1. 35 吨，大约有一辆汽车那么大。由两块太阳能电池板供电，总功率为1.8 kW，大约相当于一个家用电热水壶的功率。
探测器配备一个直径为1.5 米的高增益天线和数个低增益天线。此外，该探测器利用星跟踪定位器进行导航。
此外，阿联酋还选择了美国深空网络（DSN）建立的陆基全球分布测控网络，与火星探测任务的希望号飞船进行跟踪、导航和通信。
▲希望操作流程展示
在运载火箭方面，日本的H-IIA火箭直径为4米，高度为53米。这是一个捆绑的两级火箭。其运载能力堪比我国长征三号乙火箭。
Hope 携带三款先进的科学仪器，分别是 EMIRS：阿联酋红外光谱仪、EXI：阿联酋探索成像仪和 EMUS：阿联酋紫外线光谱仪。携带这些仪器主要是为了准备研究火星大气。
而如果中国任务的所有过程都能顺利完成，中国将成为世界上第一个环绕、登陆和探测火星的国家。
天问一号成功发射后，天问二号的轨道、着陆、采样和返回也将提上日程。除了轨道器、着陆器和漫游者，天问二号还有上升器和返回舱。发射任务计划于 2028 年至 2030 年进行。
04 人类探索火星的漫漫长路
从小时候的《火星历险记》，到“非主流”时期风靡一时的《火星文学》，再到电影《火星救援》，这颗神秘的锈红色星球——火星，一直寄托着无数人的太空梦想人们。
“硅谷钢铁侠”马斯克是火星的“狂热粉丝”。科学怪人一直在为人类移民火星而努力。在马斯克的 SpaceX 载人飞船“龙飞船”成功发射后，他立即在推特上表示：通往火星的大门已经打开。
人类可以将火星的历史追溯到公元前，但对火星的探索是过去 60 年的事情。60年来，人类进行了47次火星探测，成功率只有43%，只有8次探测器成功登陆火星。因此，由于火星没收了许多人类探测器，红色星球也被人们称为。形象地称为“航天器墓地”。
▲迄今为止人类向火星发射的探测器
但即便如此，人们仍然继续将探测器运送到火星。毕竟，这颗神秘星球或许是未来“人类移民的最佳选择”。火星的魅力太大了。
人类对火星的探索始于1960年代美苏之间的“太空竞赛”。美苏两大强国在火星之旅中完成了多项“第一”。
▲火星图片来源：NASA
1960年10月10日，前苏联首次发射火星探测器。1964年美国发射的水手4号是历史上第一个成功到达火星并返回数据的探测器。
1971年，苏联发射了火星3号，成为第一个登陆火星的探测器。虽然只工作了20秒，但也成为了人类探测器登陆火星的重要里程碑。
1975年8月20日，美国发射的维京一号成为世界上第一颗成功登陆火星的卫星。
二十年后的1996年，美国的火星全球探索者号成功发射。探测器持续工作了10年，直到2006年才失去信号联系，是最成功的火星探测任务之一。它使用它携带的一些专业仪器来测量高度，科学家们绘制了火星的地形图。
▲火星3D地图
1900年代，欧盟和中国也加入了火星探测的行列，而美国在此期间迎来了火星探测的“大爆炸”，在火星探测方面处于领先地位。
2003年，美国派出两辆火星探测器“勇气号”和“机遇号”进入太空，对火星进行实地考察。在执行任务期间，Spirit 首次在火星上发现了水的证据，并从火星拍摄了地球的照片。截至2018年1月25日，机遇号已经在火星漫游超过14年并取得了丰硕的成果，任务于2019年2月13日结束。
2007年，美国凤凰号探测器首次证实火星上存在水，同时也发现了火星上存在碳酸钙和粘土的线索。同年，欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器飞近火星，并成功完成了利用火星引力调整飞行速度和轨道的任务。
2007年6月，中俄正式签署合作协议。中国火星探测计划中的第一个火星探测器“萤火一号”计划于2009年由俄罗斯联盟号运载火箭发射，但俄罗斯“老大哥”号运载火箭一再出现问题。中国还转向发展自己的火星探测系统。
1910年代，印度成为火星探测的黑马，中国也在重启火星探测计划。今天，中国终于完成了首次自主火星探索的第一步。
05结语：火星探索的目标是星辰大海
作为离地球最近的类地行星之一，火星是人类最想登陆的星球，也是人类最有可能移民的星球。探索火星的过程不仅是航天技术和深空探测的巨大进步，而且对人类文明的进步以及探索宇宙和生命的意义有着非凡的影响。
天问一号任务将为中国打开通往火星的大门。无论成功与否，都将是人类进入火星的一次重大飞跃。祝这次火星探测器任务圆满成功！
