科技日報記者?付毅飛?操秀英

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5月15日7時18分，一個會被歷史銘記的時刻，紅色火星上首次有了中國印跡。

“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區，我國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。

當天凌晨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，著陸巡視器與環繞器分離，歷經約3小時飛行后，進入火星大氣，經過約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，成功軟著陸于預選著陸區。兩器分離約30分鐘后，環繞器進行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。后續，“祝融號”火星車將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平臺并開展巡視探測。

“恐怖9分鐘”的考驗

自2020年7月23日成功發射以來，“天問一號”在地火轉移階段完成了1次深空機動和4次中途修正，于2021年2月10日成功實施火星捕獲，進入大橢圓環火軌道，成為我國第一顆人造火星衛星。2月24日，“天問一號”探測器成功實施第三次近火制動，進入周期為2個火星日的火星停泊軌道后，對火星開展全球遙感探測，并對預選著陸區進行詳查，探測分析地形地貌、沙塵天氣等，為著陸火星做準備。

著陸火星是此次火星之旅的最大挑戰，其難度被形容為相當于從巴黎打一個高爾夫球，正好落到東京的洞里。因此，這個過程被稱為最為兇險、最為驚心動魄的“恐怖9分鐘”。目前，人類火星探測任務成功率僅有五成左右，大部分都折戟在“進入/下降/著陸（簡稱EDL）”這一階段。

“火星探測最大的難點就是EDL，這個過程需要融合氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和著陸反沖等多項技術才能實施軟著陸。每個環節都必須確保精準無誤，差一秒都可能造成整個任務的失敗。”航天科技集團五院“天問一號”探測器總設計師孫澤洲說。

雖然此前我國已有月表著陸經驗，但是此次“天問一號”火星軟著陸任務更加艱難。一方面，火星表面存在大氣（火星大氣的密度是地球大氣的1%左右），因此火星比月球表面有更復雜的環境；另一方面火星離地球距離更加遙遠，通信時延達到20分鐘左右，因此整個著陸過程相距遙遠的地表來不及做任何處置，只能靠“天問一號”自主完成。

航天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表示：“我國是首次實施火星探測任務，對火星的環境，特別是大氣，類似這些參數，我們沒有一手數據。所以相當于我們到了一個完全未知的環境，這種難度可想而知。”

整個過程中，“天問一號”在9分鐘內將約2萬千米/小時的速度降至零。

據航天五院總體設計部火星探測器總體主任設計師王闖介紹，“天問一號”在進入火星大氣層以后首先借助火星大氣，進行氣動減速，這個過程它克服了高溫和姿態偏差，氣動減速完成后“天問一號”的下降速度也減掉了90%左右。緊接著“天問一號”打開降落傘，進行傘系減速降速，當速度降至100米/秒時，“天問一號”通過反推發動機進行減速，由大氣減速階段進入動力減速階段。在距離火星地表100米時，“天問一號”進入懸停階段，著陸巡視器在緩沖機構的保護下，抵達火星表面。

“天問一號”的五大使命

成功著陸后，“繞”“著”“巡”的串聯任務終于進行到最后一步。著陸后，進入艙將著陸信息通過環繞器轉發地面。進入艙和火星車先后完成坡道及太陽翼天線展開，火星車在第一時間將成功展開的消息傳回地面。一切準備就緒后，火星車將自主駛離進入艙，抵達火面，開始新的征程。

探測火星不僅是工程任務的突破，更是行星科學領域的突破。

除了常規的通訊、能量來源（太陽能帆板）、支撐結構、動力系統等部分外，“天問一號”整體上攜帶了13種科學載荷，其中7個在火星上空的環繞器上，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。6臺分布在火星車上，分別是多光譜相機、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、地形相機。

它們共有五大使命，主要涉及火星空間環境、地表形貌特征、土壤表層結構等研究，將給中國帶來火星的第一手資料。其中，與氣象有關的研究項目將收集有關溫度、氣壓、風速和風向的大氣數據，并研究火星的磁場和重力場，這些也將解答大眾的好奇——火星究竟是什么樣的氣候。

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