祝融號火星車從著陸器上走下（藝術圖）
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據(jù)中國青年報客戶端消息，記者從國家航天局獲悉，北京時間2021年5月15日上午8點20分左右，我國天問一號著陸器確認成功降落火星，著陸地點位于火星北半球的烏托邦平原，著陸器上搭載的是我國“祝融”號首輛火星車，這是我國首次實施火星著陸任務。
圖注：天問一號著陸器降落火星（藝術圖）。
天問一號火星探測器2020年7月23日發(fā)射升空，歷經(jīng)200多天的飛行，于2021年2月10日成功進入火星軌道。在此后的這幾個月的時間里，又經(jīng)過多次軌道調(diào)整，對著陸區(qū)域進行了高分辨率成像，等待今天這個最佳時機實施著陸。
圖注：天問一號探測器由軌道器（環(huán)繞器）、著陸器和巡視器（火星車）組成。
著陸器搭載祝融號降落火星后，軌道器則繼續(xù)圍繞火星運行，一方面為著陸器和火星車提供中繼信號服務，另一方面繼續(xù)進行科學探測活動。
圖注：2021年3月16日，天問一號軌道器拍攝的火星南半球影像。
天問一號著陸器攜帶了我國祝融號首輛火星車。據(jù)官方說法，祝融是中國上古神話中的火神，火的應用促進了人類文明的發(fā)展，驅(qū)散黑暗、帶來溫暖?；鹨矊⒄樟柳櫭?，指引人類不斷探索浩瀚星空，引領人類追逐光明。
圖注：祝融號火星車位于著陸器上方（藝術圖）。
祝融號火星車重約240公斤，幾乎是玉兔月球車重量的兩倍，這個重量介于NASA的機遇號火星車和好奇號火星車之間，預計能工作至少90個火星日。
祝融號火星車有四片太陽能板，六個車輪，兩個高聳的天線，看起來就像一只蝴蝶。六個車輪都能提供動力，還能像螃蟹那樣橫著走，更加靈活機動。
圖注：祝融號火星車在火星上（藝術圖）。
由于火星車采用的是太陽能動力，受火星上光照和溫度的限制，最佳的工作時間是在火星的中午前后，這時候陽光比較充足，能為其上搭載的科學儀器提供充足的電力。在白天陽光充足的時候，火星車還會把一部分電能儲存在蓄電池中，以備夜間使用。
除此之外，科學家還想到一種利用物質(zhì)相變吸收太陽能的巧妙方法，在火星車頂部，有一個叫集熱窗的裝置，里面裝有正十一烷。白天，溫度升高的時候，這種物質(zhì)吸收熱量而熔化；夜間，溫度下降的時候，這種物質(zhì)釋放熱量而凝固。利用這種方法，可保證火星車安全度過漫漫寒夜。
圖注：中國國家博物館展覽的祝融號火星車模型（喬輝拍攝）。
著陸器從離開軌道到著陸到火星表面的過程簡稱為EDL，是Entry Descent Landing的縮寫。
著陸器從分離到降落火星大約需要9分鐘左右的時間，在這9分鐘時間里，速度要從4.8公里每秒降低零。
我們知道，火星是有大氣層存在的，表面氣壓大約是地球氣壓的1%，探測器進入地球大氣層后強烈壓縮其前面的空氣，造成溫度急劇升高，溫度可達2000度左右，也就是說，著陸器被一層高溫的等離子體包圍著。等離子體有一個特性，能夠屏蔽電磁波，這就造成了著陸器與地面控制人員無法進行通訊，這種情況可持續(xù)6到7分鐘，通常比喻為黑色恐怖的7分鐘。
圖注：正在穿越火星大氣層的天問一號著陸器（藝術圖）。
經(jīng)過這一階段的氣動減速之后，著陸器的速度能夠降低90%，大約480米每秒，此時的高度大約10公里，然后減速傘打開，進一步降低著陸器的速度，與此同時，包裹著陸器的前端防熱罩脫離。
當速度下降到95米每秒的時候，大約相當于復興號高鐵的速度，此時降落傘拉著背罩脫離，著陸器處于裸露狀態(tài)，著陸器底部的7500牛變推力發(fā)動機開始點火，逐漸降低下降速度。同時維持姿態(tài)穩(wěn)定。
在距離火星表面100米的地方，著陸器的速度降低到零，此時著陸器處于懸停狀態(tài)。與此同時，著陸器下方的相機開始拍攝著陸點精確圖像，自主選擇相對平坦的區(qū)域?qū)嵤┳罱K的著陸。
圖注：2019年11月14日，我國在河北省懷來縣試驗場模擬了天問一號著陸器在火星環(huán)境下的懸停、避障和緩速下降的過程。
確定最終的著陸點后，著陸器再緩緩下降，落地的速度僅剩3.6米每秒，這個最終速度采用著陸腿的緩沖機構來克服。
烏托邦平原（Utopia Planitia）位于火星的北半球，是火星上的最大平原，大小約3300公里。為什么選擇在這里著陸呢？
圖注：烏托邦平原在火星上的位置和天問一號著陸地區(qū)。
一是因為工程風險低。由于該地區(qū)地勢平坦，隕石坑較少，地質(zhì)年齡較輕，地殼較薄，對著陸器著陸和后續(xù)的科學探測非常有利。
二是因為科學價值高。人類登陸火星，其中一個非常重要的目的是尋找火星上的生命痕跡，科學家認為，在遠古火星，烏托邦平原很可能是海洋覆蓋的地區(qū)，天問一號著陸地點（東經(jīng)110.318度，北緯24.748度）位于遠古海洋與陸地交界處。1972年，美國海盜二號著陸器也選擇在該地區(qū)著陸。
圖注：國家航天局3月3日發(fā)布的火星著陸區(qū)高分辨率圖。
2016年，美國宇航局宣布，在火星烏托邦平原地區(qū)，發(fā)現(xiàn)有一個巨大的地下冰體，估計含水量相當于蘇必利爾湖。
圖注：遠古火星可能存在過大面積的海洋。
據(jù)官方透露，天問一號任務共有13種有效載荷。軌道器上的7臺儀器包括兩臺相機、火星軌道次表層探測雷達、火星礦物學光譜儀、火星磁力儀、火星離子和中性粒子分析儀、火星高能粒子分析儀。
祝融號火星車上的6臺儀器包括多光譜相機、地形相機、火星次表層探測雷達、火星表面成分探測器、火星磁場探測器和火星氣象監(jiān)測儀。
這些有效載荷要完成以下五大科學目標：（1）繪制火星形態(tài)和地質(zhì)結構圖；（2）調(diào)查火星表面的土壤特征和水冰分布；（3）分析火星表面的物質(zhì)組成；（4）測量電離層和火星地表氣候及環(huán)境特征；（5）探索火星的物理場（電磁場、引力場）和內(nèi)部結構。
從地球飛到火星可不是一件容易的事情，火星探測器離開地球，在飛往火星的過程中需要精確測控。由于探測器的距離很遠，發(fā)出的信號隨著距離的增加而衰減，這就需要有強大的深空測控能力。
最著名的要數(shù)美國深空網(wǎng)（DNS），這是由美國噴氣推進實驗室管理的一個先進的測控網(wǎng)，是為了對執(zhí)行月球、行星和行星際探測任務的航天器進行跟蹤、導航與通信而建立的地基全球分布測控網(wǎng)。
圖注：佳木斯深空站66米測控設備。
近年來，我國為了深空探測的需要，也建立了自己的深空網(wǎng)，嫦娥探月計劃的成功實施，深空測控網(wǎng)功不可沒。本次天問一號火星探測器，我們除了擁有推力強勁的長征五號運載火箭之外，還得益于擁有獨立的全球性深空網(wǎng)。
我們的深空通信綜合設施主要是喀什深空測控站、佳木斯深空測控站和位于阿根廷的深空測控站。為什么要到阿根廷建設深空測控站？為了克服地球自轉(zhuǎn)影響，實現(xiàn)對深空航天器的連續(xù)跟蹤。
圖注：阿根廷深空站35米測控設備。
據(jù)悉，雖然佳木斯站和喀什站充分利用了我國地域上的東西縱深，經(jīng)過驗證，其測控能力已可達到6400萬公里，但是這兩個深空測控站還不能實現(xiàn)全天24小時覆蓋，每天還會有8到10個小時的測控盲區(qū)，要保證連續(xù)的通信還得在南美洲建一個站點。
目前，我國的深空網(wǎng)已成為繼美國深空網(wǎng)、歐空局深空網(wǎng)之外，又一功能完備的全球性測控網(wǎng)。
除了這些專用的深空測控天線外，分布在國內(nèi)的眾多射電望遠鏡也能幫助接受信號，為我國深空探測任務保駕護航。
圖注：位于天津武清的我國70米口徑的高性能信號接收天線系統(tǒng)。
值得注意的是，2021年2月3日，據(jù)央視新聞報道，位于天津武清的我國70米口徑的高性能信號接收天線系統(tǒng)完成驗收并投用，它是目前我國乃至亞洲最大的航天信號接收天線（非專用射電望遠鏡），這架天線首先用于天問一號探測器的信號接收工作。
圖注：火星表面的探測器分布。
當前，最著名的火星探測器要數(shù)好奇號和毅力號火星車了，前者自從2012年著陸火星以來，一直穩(wěn)定工作，靠放射性同位素發(fā)電機提供能量。后者于2021年2月19日成功登陸火星，還帶去了一架名叫“機智”號的直升機，目前工作狀態(tài)良好。
圖注：美國宇航局好奇號火星車（藝術圖）。
2004年著陸火星的勇氣號和機遇號火星車也是大名鼎鼎，兩輛火星車的設計壽命只有90天，但兩者都大大超期服役。其中，勇氣號運行到2010年，機遇號更是工作到2018年。
1976年著陸到火星的海盜一號和海盜二號著陸器也非常有名，這兩枚著陸器極大提高了人類對火星的認識。
2008年鳳凰號著陸器在火星的北極著陸，還首次探測到火星上的微量降雪。
2018年著陸火星的洞察號探測器目前正在通過監(jiān)聽火星的星震和內(nèi)部熱流來研究火星的整體結構。
除了美國的這些著陸器或火星車，前蘇聯(lián)也數(shù)次嘗試登陸火星，其中只有1971年發(fā)射的火星三號著陸成功，火星三號還帶了一輛非常小的火星車，這是人類的探測器首次在火星成功著陸。但遺憾的是，火星三號著陸器只工作了20秒，火星車杳無音信，不確定是否部署成功。
圖注：前蘇聯(lián)的火星三號著陸器和小火星車（藝術圖）
除了這些火星車和著陸器，在火星軌道上運行的著名軌道器有火星奧德賽、火星快車、火星勘測軌道飛行器（MRO）、曼加里號、希望號以及咱們中國的天問一號軌道器等等。
迄今為止，人類已嘗試發(fā)射了47次火星探測。其中，美國22次，前蘇聯(lián)和俄羅斯共19次，日本1次，歐洲2次，印度1次，阿聯(lián)酋1次，中國1次。完全成功和部分成功共計26次。
圖注：上圖是截至到2012年，人類共向火星發(fā)射的探測器的全家福。
其中，前蘇聯(lián)共嘗試發(fā)射17次火星探測器，成功和部分成功僅5次；美國向火星發(fā)射了23次探測器，其中成功了16次，失敗了7次；歐空局向火星發(fā)射了2次，成功了2次；俄羅斯向火星發(fā)射了2次，失敗了2次；日本向火星發(fā)射了1次，失敗了1次；印度向火星發(fā)射了1次，成功了1次；阿聯(lián)酋向火星發(fā)射了1次，成功了1次；中國向火星發(fā)射了1次，成功了1次。因此，火星有探測器墳場的稱呼。
隨著科技的進步，近些年火星探測器的成功率已經(jīng)有了很大的提高。從進入21世紀以來，人類共向火星發(fā)射了15次探測器，其中只有1次完全失敗，2次部分失敗。
火星是太陽系內(nèi)與地球環(huán)境最接近的行星，有稀薄的大氣層，氣壓為地球的1%，局部最高溫度甚至可達35攝氏度，當然平均溫度還是比較低的，只有零下63攝氏度。此外，還封存有大量冷凍狀態(tài)的水。
圖注：毅力號拍攝的火星地貌。像不像地球上的戈壁？
因此，在未來，火星幾乎是唯一存在移民可能性的行星。另外，火星還可能存在像微生物這種低等生命的可能性。這些因素都是世界各國熱衷探索火星的重要原因。
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