2020年7月23日12时41分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器。火箭飞行约2167秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国行星探测第一步。
“天问一号”将一次完成“环绕、着陆、巡视”三大目标。如果任务成功，中国将成为世界上首次探索火星即完成软着陆任务的国家。
为什么要探测火星
在太阳系八大行星中，火星的物理性质和化学性质与地球最为相近。火星主要是由硅酸盐岩石构成，有类似地球的岩石地表，火星拥有高山、平原和峡谷等多种地形，南方充满陨石撞击的高地和峡谷，北方则多是被熔岩填平的平原，由于自转轴倾角和自转周期与地球相近，火星的昼夜长短及四季变化与地球也几乎一样。
在以往探测中还发现，火星的表面似乎有液态水流过的痕迹，现有证据已表明有水冰存在于火星极地的冰盖中。水的发现，引发人们对于火星上是否存在孕育生命条件以及火星是地球过去还是地球未来的思考和探索，研究火星对认识地球演变具有非常重要的比较意义。此次中国首次火星探测任务，就将对火星的形貌与地质构造特征、火星表面物质组成以及火星表面土壤特征与水冰分布展开研究。
此外，与地球类似的是，火星周围也有大气层。区别在于，火星大气层的主要成分是二氧化碳，但是人类可以通过技术手段对火星进行“改造”，从火星大气的二氧化碳中提取出氧气，这样不仅可以供人类呼吸，还能制成燃料。
而基于人类现有的航天能力，飞行时间8-10个月即可抵达火星，相比更远的行星和卫星，探索火星的任务周期更为合适。
因为火星与地球有着较为类似的环境和探火不超越人类技术能力的可行性，使得未来机器人或人类驻守火星成为可能。在载人登月之后，火星也被公认为是人类登陆行星的首选目标。
火星探测的难点
01
距离遥远
火星距离地球在5600万—4亿千米之间，且变化区间大。地火距离和相对运动规律对方案总体设计、可靠性设计、计划管理等提出了更高要求。目前，人类探测器飞往火星耗时大约要7个月。此外，火星与地球并不处在同一平面内，轨道设计难度可想而知。由于距离问题，地火之间信号传输时延达到23分钟，标准的火星着陆过程持续时间仅7分钟左右，这意味着全程的降落过程必须依靠探测器自主完成。
02
窗口难得
根据地火在太阳系的相对运动关系，约26个月出现一次从地球发射探测器到火星的机会，这就是所谓的“窗口期”，一旦错过就需要等待两年多。在本窗口期，阿联酋“希望号”已经启程，我国“天问一号”已整装待发，美国“毅力号”也将于近期发射奔火。
03
需要强力运载火箭
前往火星，不仅需要摆脱地球引力，还需要摆脱太阳的强大引力，这意味着更强力的运载火箭是探测火星的先决条件。今年的火星探测任务中，各国都拿出了自己的王牌运载火箭，阿联酋使用日本H-2A运载火箭，美国使用宇宙神五号运载火箭，我国使用长征五号运载火箭。
04
着陆难度大
火星大气密度仅为地球的1%左右，可以利用它对探测器进行减速，但过程中会产生高达2000摄氏度的热量。火星着陆器既需要隔热罩隔绝热量，还需要配备减速、降落伞进一步减速。但不足以让探测器减速到可实现软着陆的水平，另需要反推发动机进行减速，实现悬停、避障、降落。
探测器着陆过程
05
着陆区域与时机的选择
火星表面沟壑纵横，砂砾遍布，对着陆点的选择和火星车的路径规划提出了更高的要求。由于长期风化，缺乏温室效应又导致火星不同区域气压差很大，进一步导致火星表面风力强劲，经常出现沙尘暴。
航天基地的选址与发射
卫星发射基地的选址非常讲究，因为它关乎着国家国防安全、政治考量和经济利益，也受诸多因素的影响。以下就从高中地理角度总结卫星发射基地的选址区位：
气象条件
晴天多，阴雨天少，风速小，温度低，有利于发射和跟踪。
纬度因素
纬度低，自转线速度大，有利于节省燃料和成本。
地形因素
地形平坦开阔，有利于跟踪观测。
海陆位置
大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性高；海上人类活动少，安全性高。
交通条件
内外交通便利，有利于大宗货物的运输。
安全因素
处于国防安全因素考虑，有的建在山区，沙漠地区，有的建在地广人稀处。
卫星发射场为什么要靠近赤道，且向东发射？
地球自西向东自转，且赤道上自转线速度最大，顺着自转方向发射可以给卫星以较大的初动能，减轻发射时所带燃料的质量。
本图文内容来源于“祁连山地理“，如涉及版权，请联系删除。
联系客服
