5月15日7時(shí)18分，天問一號探測器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國首個(gè)火星探測任務(wù)著陸火星取得成功。

我國首次火星探測任務(wù)于2016年正式批復(fù)立項(xiàng)，計(jì)劃通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視，對火星進(jìn)行全球性、綜合性的環(huán)繞探測，在火星表面開展區(qū)域巡視探測，天問一號探測器由環(huán)繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器包括祝融號火星車及進(jìn)入艙。探測器自2020年7月23日成功發(fā)射以來，航行295天，約3.2億千米，最終抵達(dá)火星表面。后續(xù)火星探測器“祝融”將依次開展對著陸點(diǎn)全局成像、自檢、駛離著陸平臺并開展巡視探測。

2020年7月23日，天問一號在海南文昌由長征五號運(yùn)載火箭成功發(fā)射

2021年2月10日，實(shí)施火星捕捉，進(jìn)入大橢圓環(huán)火軌道（成為火星衛(wèi)星）；

2021年2月24日，實(shí)施第三次近火制動(dòng)，開始兩個(gè)周期的火星日49.2小時(shí)，停泊軌道、探測；

2021年5月15日凌晨1時(shí)天問一號探測器在停泊軌道實(shí)施降軌，機(jī)動(dòng)至火星進(jìn)入軌道；

2021年5月15日4時(shí)，著陸巡視器與環(huán)繞器分離，歷經(jīng)約3小時(shí)飛行后，進(jìn)入火星大氣，經(jīng)過約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，成功軟著陸于預(yù)選著陸區(qū)。

一、光學(xué)敏感器——茫茫太空的指南針

從地球發(fā)射天問一號到火星，要航行3.2億千米，在這個(gè)過程中，探測器如何才能不迷路呢？關(guān)鍵點(diǎn)就是安裝在環(huán)繞器上的光學(xué)敏感器。天問一號搭載了兩臺用于深空探測光學(xué)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵產(chǎn)品——一臺是光學(xué)導(dǎo)航敏感器，一臺是紅外導(dǎo)航敏感器。光學(xué)導(dǎo)航敏感器是用于巡航段，是遠(yuǎn)距離對火星成像。紅外導(dǎo)航敏感器用于環(huán)繞段，也就是天問一號成為火星衛(wèi)星的時(shí)候，用它來進(jìn)行測量（天問一號）探測器的軌道位置和速度。

天問一號探測器上配置的光學(xué)導(dǎo)航敏感器，可以利用拍攝的恒星與火星圖像，精確計(jì)算出自身的飛行姿態(tài)、位置與速度，實(shí)現(xiàn)相對火星的自主導(dǎo)航。光學(xué)導(dǎo)航敏感器就好比天問一號火星探測器自動(dòng)駕駛過程中的眼睛。在飛近火星的過程中，探測器靠這雙“眼睛”實(shí)時(shí)觀測火星的距離和方向，讓飛控團(tuán)隊(duì)可以更直觀地確認(rèn)飛行軌道和姿態(tài)，計(jì)算圖像中火星的幾何中心和視半徑，天問一號也就可以通過最優(yōu)估計(jì)算法，來自主獲取實(shí)時(shí)的位置和速度信息。

這也是我國首次在行星際轉(zhuǎn)移飛行過程中應(yīng)用光學(xué)自主導(dǎo)航技術(shù)。

二、被火星捕捉+停泊軌道期間的四次變軌

探測器自2020年7月23日成功發(fā)射以來，在地火轉(zhuǎn)移階段完成了1次深空機(jī)動(dòng)和4次中途修正。2月10日，天問一號實(shí)施了火星捕捉，進(jìn)入火星軌道。

在探測器抵達(dá)火星軌道附近時(shí)，距離火星只有400公里但相對火星的速度卻高達(dá)4至5公里每秒。因此，探測器必須點(diǎn)火制動(dòng)、及時(shí)“剎車”。否則，如果制動(dòng)時(shí)間過長、剎車踩早了，探測器就會一頭撞向火星；如果時(shí)間過短、晚踩剎車，探測器就會因速度過快而飛離火星，無法進(jìn)入環(huán)繞軌道。

2月10日，探測器第一次到達(dá)近火點(diǎn)時(shí)進(jìn)行捕獲制動(dòng)，成功實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞，進(jìn)入周期為10天的大橢圓軌道；

2月15日，探測器第一次到達(dá)遠(yuǎn)火點(diǎn)時(shí)進(jìn)行變軌，調(diào)整軌道平面與近火點(diǎn)高度，環(huán)火軌道變?yōu)榻?jīng)過火星南北兩極的極軌；

2月20日，探測器第二次到達(dá)近火點(diǎn)時(shí)進(jìn)行制動(dòng)，進(jìn)入周期約為4天的調(diào)相軌道，使其在運(yùn)行一圈再次到達(dá)近火點(diǎn)附近時(shí)，能夠正好經(jīng)過預(yù)定著陸區(qū)上空。

雖然探測器在第三次到達(dá)近火點(diǎn)附近時(shí)已經(jīng)位于預(yù)定著陸區(qū)上空，但由于火星自轉(zhuǎn)，如果不進(jìn)行一次軌道調(diào)整，探測器在很長時(shí)間內(nèi)都將難以再次飛過預(yù)定著陸區(qū)。因此，需要再進(jìn)行一次近火制動(dòng)，進(jìn)入停泊軌道，讓探測器能夠每次回到近火點(diǎn)附近時(shí)，都正好飛過預(yù)定著陸區(qū)。

2月24日，天問一號火星探測器第三次運(yùn)行至近火點(diǎn)時(shí)順利實(shí)施第三次近火制動(dòng)，成功進(jìn)停泊軌道。進(jìn)入周期2個(gè)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(yù)選著陸區(qū)進(jìn)行詳查，探測分析地形地貌、沙塵天氣等，為著陸火星做準(zhǔn)備。之前就有火星探測器由于火星大范圍沙塵的原因無法工作，所以探測器著陸還必須要考慮到天氣的因素。探測器在該停泊軌道上大約運(yùn)行2.5個(gè)月，在計(jì)算的最佳的時(shí)間點(diǎn)——五月中旬著陸。

三、驚險(xiǎn)九分鐘——火星車“祝融”無指揮著陸

天問一號著陸是整個(gè)火星探測中最重要、難度最高的環(huán)節(jié)。在人類已實(shí)施的47次火星探測任務(wù)中，成功或部分成功的只有25次。而火星著陸任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)更高，22次著陸任務(wù)中(著陸火星19次、著陸火星衛(wèi)星3次)只有10次取得成功，成功率為45%。

5月15日1時(shí)，天問一號探測器在停泊軌道實(shí)施降軌，機(jī)動(dòng)至“火星進(jìn)入軌道”；降軌完成后，建立兩器分離姿態(tài)，經(jīng)地面判斷允許后釋放著陸巡視器。

4時(shí)，著陸巡視器與環(huán)繞器分離，歷經(jīng)約3小時(shí)飛行后，著陸巡視器進(jìn)入火星大氣，經(jīng)過約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，7時(shí)18分成功軟著陸于預(yù)選著陸區(qū)。

探測器著陸要在九分鐘內(nèi)完成傘降控制、動(dòng)力減速、懸停成像、避障機(jī)動(dòng)、緩速下降等多個(gè)動(dòng)作。由于從火星到地球的通信延遲以達(dá)到二十分鐘，探測器必須自己判斷如何著陸。

另一邊，環(huán)繞器在兩器分離約30分鐘后，升軌返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。

著陸巡視器安全著陸后，將進(jìn)行桅桿、太陽翼、天線、車輪等機(jī)構(gòu)的釋放展開；“祝融號”火星車會駛離著陸平臺，開展火星表面巡視探測。而環(huán)繞器除了給火星車提供中繼通信外，還將利用搭載的7種科學(xué)載荷，對火星表面及其次表層開展科學(xué)探測，完成火星全球遙感探測任務(wù)。

自力更生的天問一號

雖然我國是世界上第二個(gè)成功著陸火星的國家，但對火星依然知之甚少，例如精確的地形地貌。在著陸前我們需要有高分辨率影像數(shù)據(jù)觀測地形，但之前美國火星探測器拍攝到的圖片還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，同年二月美國的毅力號，在出發(fā)之前就能握有一份高清的著陸地地形圖，而我國由于第一次去火星，著陸地烏托邦平原地形圖的信息還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。所以在著陸之前，天文一號要拍攝足夠的HiRISE影像，也是為何在火星軌道上停留幾個(gè)月的原因之一。

不僅如此，天問一號由火星車和環(huán)繞器組成，環(huán)繞器為給火星車做通訊中繼，我國是第一次到火星，沒有接應(yīng)，所以一應(yīng)裝備也要自己帶全。

四：星辰大海是征途

我國航天航空事業(yè)在國家的宏觀調(diào)控下一直穩(wěn)步前行：

1956年，中國第一個(gè)火箭與導(dǎo)彈研究機(jī)構(gòu)成立。1956年也被認(rèn)為是中國導(dǎo)彈夢、航天夢的元年。

1970年，中國用第一枚運(yùn)載火箭“長征一號”將第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”送入太空

1999年，中國第一艘無人試驗(yàn)飛船“神舟一號”成功發(fā)射，隨后“神州二號”“神州三號”“神州四號”陸續(xù)順利發(fā)射升空。

2003年，航天員楊利偉穿越大氣層，不遠(yuǎn)萬里為浩瀚星空增添了一抹中國紅，標(biāo)志著中國成為世界上第三個(gè)將人類送上太空的國家。

2007年，嫦娥奔月再也不是幻想，“嫦娥一號”用相機(jī)掀開了月球表面神秘的面紗。

2013年，“嫦娥三號”成為中國第一個(gè)月球軟著陸的無人登月探測器。

……

從古至今，人們對天空的探索就從未停止過。

遠(yuǎn)古時(shí)期開始，祖先就有了對日升月落天體現(xiàn)象的想象，編織出美麗的神話，女媧補(bǔ)天、夸父逐日；

屈原感概天地浩蕩，擬《天問》——“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢暗，誰能極之？馮翼惟象，何以識之？……”；

明朝有官員萬戶想利用火箭飛天，缺因火箭爆炸而殞命；

……

動(dòng)畫 三體之章北海傳

古人對天空的探索精神一直延續(xù)到今天，我們擁有更高端的科技，讓嫦娥奔月的神話變得不再是空談，面對浩瀚無垠的宇宙也一直保持著敬畏之心。

參考資料：

茫茫太空如何不迷路？看天問一號自主導(dǎo)航秘密武器

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1699878924039564406&wfr=spider&for=pc

“天問一號”成功“落火”！這9分鐘多驚險(xiǎn)？

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1699880741171717338&wfr=spider&for=pc

明明我國天問號比美國火星車早發(fā)射，為什么晚三個(gè)月才登上火星？ - haibaraemily的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/445286711/answer/1886313460

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