遂古之初，谁传道之？
上下未形，何由考之？
冥昭瞢闇，谁能极之？
——屈原《天问》
相信很多关心科技圈的小伙伴，都听说了这么一个新闻：“我国的天问一号火星探测器将搭载长征五号遥四火箭，于海南文昌发射基地整装待发。目标，火星！”最近网络上关于天问的科普文章和视频也是层出不穷。今天小编就蹭一波热度，用自己浅薄的知识，写一篇火星探测的科普文章。
为什么是火星？
相信很多，平时关注。航天新闻的朋友会发现这么一个问题。在外太空探索上，人类为什么老是和月球跟火星死磕？
实际上不是人类想和他们死磕，而是没得选。以人类目前的技术水平，能够探索的星球只有三个。金星，火星，月球。
月球作为地球的卫星，是距离人类最近的星球。正所谓近水楼台先得月，所以花大力气探测月球没什么问题。
下面，让我们来看看金星。金星作为太阳系当中距离地球最近的行星，同时也是最像的兄弟。但它的环境对于人类来说是地狱。
从1967年开始，苏联连续发射飞行器对金星地表进行探索。终于在金星四号，五号，六号，七号……前赴后继地送人头之下，人类终于得到了关于金星的详细数据。
金星地表大气压是地球的90多倍，平均温度高达470多度。也就是说，人类如果站在金星表面。会先被金星的大气压拍成肉饼，然后再被高温烤熟。另外，金星火山活动频繁，硫化物在大气层内大量囤积，时不时还会来一场刺激的硫酸雨。
不过好在上帝为你关上一扇门，还会为你开一扇窗。下面让我们看看二号选手，火星。
虽然火星的条件是要磕碜一些，但比起月球和金星。那绝对是两室一厅与地下室的差距。
火星冬季的气温虽然会低到零下130多度，但他夏季的气温是可以高到30多度的。而且根据近年来的探测数据，火星相比于金星和月球，拥有大量的水分，其中大部分囤积在火星古老海洋遗留下的极地冰盖当中。
相比于月球，工业生产所需的主要元素。火星都有庞大的储量。而且农业生产所需要的主要元素，氮磷钾氧，在火星上的储量也不低。这为将来可能出现火星的工业和农业，提供了物质基础。不然物资光靠地球运输的话，且不说来不来得及，就这烧钱的程度，估计就能让一些航天局破产。
所以综合对比之下，人类目前只能在火星和月球死磕？
各国火星任务对比
通过阅读上表，细心的朋友，可能会发现一个有趣的现象。火星估计是和战斗民族八字犯冲，对于战斗民族的火星探测器非常不友好。苏联和俄罗斯总共发射了数十次探测器，成功的次数一只手都能数过来。而反观美国，则是越战越勇。到了01年至13年，八次任务全部成功。此情此景，感觉中国要去厕所安慰一下哭晕的俄罗斯了。
目前火星任务成功的国家有美国，苏联，白象，再算上一个欧洲联盟。其中更是在火星探索方面傲立于蓝星之巅，成为唯一一个成功登陆火星表面的国家。其中苏联最接近成功的一次是1971年的火星三号，在进入火星大地的怀抱之后，成功坚持14.5秒，然后死机。
11年的时候，中国就开始馋火星身子了。当时我们造了一颗萤火一号，并且与俄罗斯一拍即合。准备搭俄罗斯福布斯号的顺风车一起去火星。当时中国的要求也没多高，就希望进入火星轨道，拍两张照片意思意思。顺带和俄罗斯交流交流技术，增加一下感情。但俄罗斯是心比天高，计划要让福布斯号在火卫一上完成“绕落归”三步走，创造一个世界纪录，杀杀美国的锐气。结果……探测器在近地轨道第二次变轨的时候失败，然后在蓝星母亲的引力之手下被拉回怀抱。
之后的几年中国就老实了，一直在稳扎稳打攒经验。11年之后又过了两年，不信邪的白象出来了。他们朝火星发射一颗曼加里号探测器，不得不说，白象在宇宙空间探索上还是有两把刷子的。这颗探测器成功到达了火星轨道，并让白象成为了蓝星上第一个，第一次火星探测就成功的小伙伴。成功挤入蓝星深空探测俱乐部。
又到了两年一度探测火星的最佳发射窗口期。今年不止中国的天问一号，还有美国的毅力号火星探测器，以及日本出场地和火箭，NASA出技术，阿联酋出钱的希望号火星探测器。
其中美国雄心勃勃，要让毅力号成功带回火星土壤样本，秀一下自己的肱二头肌。另外，让中国感到惊讶的是，一向在航天方面，作为小透明的阿联酋，也来掺一脚了。不过这也是件好事，毕竟在外太空探索方面，多一个小伙伴，多一份力量。
技术问题
下面让我们来看一下。从蓝星到火星，会遇到哪些问题？
脱离地球引力：地球上的物体要想进入外太空。最起码要达到第一宇宙速度7.9km/s，而想要摆脱蓝星引力的影响，就需要达到第二引力速度11.2km/s，在目前运载火箭有效运载量有限的情况下。必须能节省一点燃料，就节省一点。所以这个时候就需要像蓝星妈妈借力，利用地球自西向东的公转和自转，向东发射。而纬度越低的地方线速度越大。所以这次发射选择在了，纬度最低的海南文昌发射基地。
这火星探测方面有一段时间是非常重要的，那就是每隔大约26个月一次的，最佳发射窗口期，这一段时间地球和火星的距离是最近的。如果错过，就要在等26个月之后。这也是为什么美国和阿联酋，也会在这一段时间扎堆发射的原因。
变轨：实际上，这飞行器前往火星的过程中走的并不是直线，它需要经历一系列复杂的变轨，才能最终到达火星。而且在前往火星的太空飞行的过程中，大部分时间飞行器的发动机是关着的。这是因为太空中阻力非常低，而且飞行器相对于太阳来说，是一颗卫星，飞行器会在太阳引力的作用下进行绕太阳公转。理论上，如果不出现什么意外情况，只有在脱离行星引力，或者进入行星轨道的时候进行变轨，才需要消耗燃料。
这就需要说到一个概念，霍曼转移轨道，又称双切线轨道。要让飞行器从蓝星到达火星。我们要让它进入环绕大阳的轨道,并使它的轨道与蓝星和火星轨道相交。要让飞行器从蓝星到达火星,我们要让让它进入一个在近日点与地球绕日轨道相切的轨道。并在火星远日点与火星轨道相切。如图所示。而这个时间需要0.7年，也就是说，前往火星大约需要255天。
在这个过程中，很有可能会出现一些变数。如果有一颗小行星恰好与飞行器轨道相交，不需要撞上，很有可能它就能凭借自身的引力，扰乱飞行器的轨道。而飞行器的燃料都是精打细算好的。一点燃料的减少，都有可能导致最后任务的失败。
进入火星轨道：最终天问一号在经过艰难险阻之后，终于要进入火星轨道了。这个变轨是非常危险的，因为蓝星与火星的距离导致有十几分钟的时间差，电磁信号来回要几十分钟。所以无法做到实时精准遥控，不然真的遥控的话，恐怕黄瓜菜都凉了。这个阶段只能交给飞行器内部的计算机了。
在经过艰险的变轨之后，天问一号进入火星轨道。天问一号主要分为两部分，分别是轨道环绕器和着陆巡视器。在这个阶段，轨道环绕器上的中分辨相机，高分辨相机，火星磁强针，火星矿物光谱探测仪，次表层探测雷达，火星离子与中性粒子探测仪，火星能量粒子探测仪就可以开始工作了。给火星拍几张高清照片，并获取一些宏观数据。另外，由于火星的磁场非常弱。所以天问一号还要加装能够侦测和抵御太阳风的部件。
但众所周知，天问一号的任务可并不仅仅是环绕和拍照这么简单。所以，终于到了最后着陆的时候。这个时候的风险也是非常大的，火星着陆与月球着陆和地球着陆都不一样。
着陆：月球没有空气，所以不用考虑加装沉重的隔热层，只需要开启反向推进器和软着陆即可。地球的大气层很厚，基本不需要反向推进器，大部分依靠降落伞进行减速，但需要加装很厚的隔热层。火星大气层虽然相比于地球很薄，但也会产生摩擦热量，需要给着陆器加装隔热层。并且由于空气阻力不够，所以不能光靠降落伞，还得加装反向推进器。大大增加了飞行器的载荷，挤占了燃料空间。而且这个过程也受到时间差的影响，整个过程持续约7分钟，被很多人称为黑色七分钟。在这个过程中，只能依靠着陆器内部的计算机进行随机应变。
着陆之后也不要高兴的太早。苏联的探测器残骸可还在火星地表看着我们。火星的地表环境非常复杂，当年苏联的探测器在火星着陆的有两个，一个落地即升天，另一个在工作20秒之后遇到沙尘暴而损坏。
还有，如果降落在复杂地貌。无法给着陆器的太阳能电池板提供有效的光照，恐怕着陆器就不能持续工作。也会给后续的火星车造成巡回困难。
巡回：如果天问一号撑过重重险阻。并且在内部火星车没有损坏的情况下。最终释放出火星车。那么恭喜中国，成为蓝星第一个，一次性完成环绕，着陆，巡回火星探测任务的国家。
之后火星车上的多光谱相机，次表层探测雷达，火星表面成分分析仪，火星表面磁场分析仪，火星气候测量仪，以及地形照相机。就可以大显神威，获取一系列珍贵资料。
在太阳光照的情况下持续待机，并以每小时200米的速度，并以30厘米的越野高度在火星表面进行探测科研。
同时还要预防可能出现的火星沙尘暴，以及复杂的火星地貌。
结语
可以说这次天问一号的任务是地狱级难度。无论这次天问一号，能否成功。这都是让所有中国人感到振奋的事情。当然失败也没有关系，人类在探索太空当中出现了许多失败。
联盟1号 历史上第一次载人航天事故
阿波罗4A 三名美国宇航员牺牲
挑战者号 七名宇航员牺牲
联盟11号 三名苏联宇航员牺牲
哥伦比亚号 七名人类精英牺牲
……
这些是为了人类航天事业牺牲的英雄。没有人知道这份名单还会不会增加，但这并不能阻止人类迈向宇宙的脚步！
太空无人探测器失败的案例不胜枚举，但即使天问一号失败了。我们仍然会感谢那些为之奋斗的航天人，并继续支持你们！
联系客服
