关于“天问一号”火星着陆：你需要了解的五个问题

在一些人看来，一场新的太空竞争已经到来，现在，通过已经完成的火星着陆——所载火星车即将出现在火星表面，中国的太空计划确立了主要竞争者的地位。

The Tianwen-1 Mars probe is launched from Wenchang City, Hainan Province, China, July 23, 2020. Source: AAP

美国现在在火星上有伴了。

据中国官方媒体报道，北京时间周六上午，一个中国航天探测器穿越了稀薄的火星大气层，在一个大平原上安全着陆，完成了此前只有另外两个国家实现过的壮举。（中国探测器在火星着陆的时间是美国东部时间周五晚7点18分。）

该探测器在火星着陆前，中国曾在上个月发射了一个新轨道空间站的核心舱，还曾在去年12月成功地从月球上采集了约两公斤的岩石和土壤，并将其带回了地球。中国计划在下个月将三名宇航员送入太空，可能会开启中国人在地球轨道上常规出现的时代。

仅是通过探测器今年2月抵达火星并进入轨道一事，中国的太空计划就已证实了其在探索太阳系的顶级机构中的地位。在一些人看来，一场新的太空竞争已经到来，现在，通过已经完成的火星着陆——所载火星车即将出现在火星表面，中国的太空计划确立了主要竞争者的地位。 

“中国在火星的成功着陆向世界证明，还有一个国家拥有先进的行星间空间探索能力，”独立分析人士、关于太空探索的新书《太空争夺》(Scramble for the Skies)的合著者纳姆拉塔·戈斯瓦米(Namrata Goswami)说。

美国国家航空航天局(NASA)科学任务理事会主席托马斯·祖布钦(Thomas Zurbuchen)向中国表示了祝贺。“与全球科学界一起，我期待着这项任务为人类了解这个红色行星将做出的重要贡献，”他在Twitter上写道。 

直到上上周五前，中国国家航天局对火星着陆计划近乎秘而不宣，这与其通常对任务保密的做法相符。但是，即将发生火星着陆的消息开始在社交媒体上和官媒报道中传开，表明它很快会发生。

中国的国家电视台没有实时报道着陆，但后来对这次任务做了好几个小时的专题报道。中国国家领导人习近平向航天局的科学家和官员们发了贺电，赞扬了这一成就。

“这是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展，”习近平在贺电中说。“你们勇于挑战、追求卓越，使我国在行星探测领域进入世界先进行列。”

中国的火星任务包括什么？

“天问一号”探测器是去年7月从地球发射的，选择那个时间是为了利用火星和地球的距离在它们绕太阳轨道上每两年最近的时间窗口。

该探测器由环绕器、着陆巡视器（包括火星车和进入舱）组成。

“天问一号”于今年2月10日进入了火星轨道，那以后一直在一个安全高度上绕火星运行，为着陆尝试做准备。 

未命名的着陆巡视器上有一个以中国民间传说中的火神命名的“祝融号”火星车，该名称打败了今年1月公布的征名初选结果中的其他九个。 

“祝融号”的质量约为240公斤。这让它比美国宇航局2004年在火星上着陆的“勇气号”(Spirit)和“机遇号”(Opportunity)要重些，但这个质量只有目前正在火星上运行的“好奇号”(Curiosity)和“毅力号”(Perseverance)火星车的四分之一左右。 

着陆巡视器降落几天后，将把火星车释放到火星表面。与“勇气号”和“机遇号”一样，“祝融号”的电力将来自太阳能电池板，太阳能电池板可伸缩，因此可以定期抖掉上面积累的沙尘。“毅力号”和“好奇号”的电力来自原子能电池，这种电池将放射性钚衰变产生的热量转化为电能。 

“祝融号”上的六台仪器包括相机、表层探测雷达、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪等。

“天问一号”不是中国火星任务的首次尝试。“萤火一号”是首次，差不多10年前，一个与中国无关的失误导致了该任务的失败。运载它的俄罗斯火箭在飞行中出现意外，导致“萤火一号”在地球大气层中烧毁。

中国的着陆巡视器降在了哪里，将进行哪些研究？

着陆巡视器降在了乌托邦平原，这是火星北半球的一个几千公里宽的巨大盆地，很可能是陨石撞击形成的。1976年，NASA的“海盗2号”(Viking 2)着陆器曾造访过这个平原。

这些平原是火星北部低地的一部分。如果几十亿年前这颗红色行星上曾经有过很多水的话，这个地区很可能位于水下，是覆盖火星北部的海洋的一部分。乌托邦平原的地势低于两段被解释为早期火星海洋遗留下来的海岸线。 

来自假想中的海洋的水可能渗透到了地下，至今可能仍以冰的形式存在于那里。2016年，科学家用NASA火星侦察轨道器上的雷达仪器得出结论，那里确实有很多冰——相当于整个苏比利尔湖的水分布在比新墨西哥州面积还大的地区。 

“天问一号”任务的一个目标，是更好地了解该地区的冰分布情况，未来的人类殖民者可能用这些冰来维持生存。

中国航天局强调了“天问一号”的国际合作性质，包括来自欧洲航天局、阿根廷、法国和奥地利的贡献。

着陆巡视器是怎样在火星着陆的？

在这颗红色行星上着陆充满了危险。NASA的着陆巡视器——最近一次是“毅力号”——抵达火星时，工程师们把着陆过程描述为“恐怖的七分钟”。

因为“天问一号”已在火星轨道上运行，其进入火星大气层的速度没有“毅力号”的那么快。因此，中国的着陆巡视器经历了更长时间的恐怖，中共控制的报纸《环球时报》在上周五的报道中引用专家的话说是“黑色九分钟”。探测器也是在自行操作，因为火星与地球之间的信号传输需要17分42秒。

着陆巡视器以高速向火星降落，火星稀薄的大气层不足以减缓着陆的速度。空气受高速飞行的太空舱压缩生成冲击波，冲击波产生的巨大热量必须被吸收或被消散。苏联、NASA和欧洲曾有几次任务在火星坠毁。 

只有NASA不止一次完整地降到火星表面。NASA最大的火星车“好奇号”和“毅力号”靠降落伞来减慢飞行速度，靠隔热罩来消散大气摩擦产生的热量，还使用了被称为“空中起重机”的复杂系统。空中起重机基本上是火箭驱动的喷气背包，它们把着陆巡视器挂在下面，用尼龙绳将其降到火星表面后，再安全地飞离着陆区。

“我国首次实施火星探测任务，没有火星环境，特别是大气等参数的一手数据，”上海新闻网站澎湃新闻的报道援引火星巡视器总体主任设计师陈百超的话说。“相当于在一个完全未知的环境步步摸索，难度可想而知。”

据《环球时报》报道，大概在北京时间周六凌晨4点（美国东部时间周五下午4点左右），“天问一号”探测器降低了停泊轨道后，着陆器与环绕器分离。

分离约半小时后，环绕器上升回到其原来的停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信，中国航天局对《环球时报》说。着陆巡视器在进入火星大气层之前，曾环绕火星运行三个小时。 

“天问一号”的锥形进入舱带着陆巡视器和火星车穿越火星大气层。隔热罩保护进入舱在高速穿越大气层时不受超热气体的影响。与火星稀薄空气的摩擦帮助将进入舱的速度降低了约90%，航天科技集团五院的副主任设计师谭志云接受《环球时报》采访时说。 

降到一定高度后，隔热罩脱离。接下来，着陆巡视器与减速伞和锥形部分分离。有四条腿的着陆巡视器（其设计与“嫦娥三号”和“嫦娥四号”的月球着陆器类似）启动火箭引擎，在空中短暂盘旋，寻找安全着陆点，然后动力下降到火星表面。

中国的太空计划还在做什么？

中国在月球背面有一个机器人巡视器，最近将下一个空间站的主要部分送入了地球轨道。中国的太空计划还有许多其他目标。这里有更多关于中国太空探索计划的信息。 

最近火星上还有哪些探测项目？

最近几周，NASA制造的实验直升机“独创号”(Ingenuity)在火星表面实现了首次飞行。这个小型旋翼桨飞行器是为了证明类似直升机或飞机的东西可以在火星稀薄的大气层中飞行。 

到目前为止，NASA的火星飞行任务取得了巨大的成功。在4月19日的首次飞行中，“独创号”在大约3米的高度盘旋了约30秒。后续尝试更加雄心勃勃，第五次在更高高度的飞行单程距离约130米。“独创号”将从新地点开始第二个任务，为NASA的“毅力号”火星车做类似空中侦察的工作。 

在NASA和中国今年的火星任务之前，阿拉伯联合酋长国建造的“希望号”(Hope)火星卫星已先行进入火星轨道。“希望号”自2月9日以来一直围绕着这颗红色行星飞行，并开始对火星的大气和天气进行科学观测。 

本周早些时候，“希望号”发布了在火星日不同时间环绕火星的氢原子图像。这项研究可能帮助地球上的科学家更好地了解气体如何在火星周围循环并最终逃离这个行星。

(c) 2021 The New York Times Company

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