天问一号携「祝融号」火星车成功着陆，火星首次留下中国印迹，背后有哪些重大意义？

中国火神踏上火星！6000字长文为你带来祝融号火星车着陆火星十大问题详解

2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现了中国航天史无前例的突破：天问一号，成为中国首颗人造火星卫星。祝融号，成为中国首个火星巡视器（火星车）！

中国成为继美国后第二个真正“踏上”（成功着陆并顺利工作）火星的国家，也是首次火星探测即实现着陆的国家！

天问一号着陆器最后着陆阶段艺术效果图（图源：国家航天局）

在中国神话体系中，祝融是为华夏民族传下火种的创世祖神之一，教会了古人学会用火。中华文化源远流长，这个充满文化色彩的称号，在全网投票中脱颖而出，成为中国首个火星车的大名。

天问，问天！祝融，探火！中国航天在用极致的浪漫组合将神话变成现实。

关于祝融号，大家是不是存有许多疑问？本文就带你详细解读十大疑问，全方面了解它的着陆之旅和对中国乃至世界航天的意义。

问题一：为什么要着陆火星？

火星是地球的近邻，与地球同为岩质行星，元素组成和基本结构与地球相似，它的成长与演化历史也揭示着地球的过去和未来。火星上拥有空气、水源和有机物存在的痕迹，个头虽小表面积却与地球的总陆地面积接近，各方面条件都远优于另一个近邻金星。

地球和火星对比（图改自：NASA）

在具体探测技术方面，人类先后有过四大方案：“惊鸿一瞥”的飞掠，仅在探测早期技术不成熟无法入轨环绕火星、或兼职探测火星时使用；“登高望远”的环绕，通过稳定环绕全方面探测火星总体情况，但无法看清细节；“明察秋毫”的着陆，抵达火星表面近距离接触，但仅能定点探测；“自主移动”的巡视，能在火星表面探测更大的范围。

受限于所携带的电力和通信天线能力，着陆和巡视任务几乎无法直接与地球通信，必须依赖环绕器的信号中继服务。前往火星期间，它们也需要导航、通信、能量等服务。因此，环绕器是所有火星探测任务的基础。

2020年10月1日天问一号分离测量传感器完成的“深空自拍”（图源：国家航天局）

我国首次火星探测时，天问一号仅在一次任务中就同时实现“环绕”、“着陆”和“巡视”三大目标，实现对火星从天到地的立体观测。其中，自由移动的祝融号着陆火星后，能将火星表面各种细节直观地全方位展现出来，这一成果的意义是不可取代的。总体上，近些年来人类探测火星的任务中，天问一号可以说是“复杂度之最”，这体现了中国航天事业快速发展带来的巨大信心。

问题二：为什么抵达火星后耐心等待了三个月才着陆？

一方面，首先，环绕器的完全成功是探测火星的基本前提。在环绕器稳定后再进行着陆操作，可以为着陆巡视组合体提供更大的选择余地和容错空间。另一方面，中国还缺乏对火星的全面了解，着陆区的实际地形地貌和气象条件等都需要详细勘察。因此，抵达火星后，需要花一定时间研究勘察。否则，贸然着陆的风险可想而知。

因此，2021年2月10日19时52分，天问一号环绕器携带着陆巡视组合体，成功切入环绕火星轨道并成为火星的一颗人造卫星。随后它们完成了三大步骤：

1.火星上空“侧空翻”：2月15日，在远火点处将轨道调整为能覆盖火星全球的极地轨道，从靠近赤道的“横着飞”变成“纵向飞”，视野大大增加。近火点则锁定在乌托邦平原等低纬度区域，为后续科研和勘查做准备。

2.进入“停泊轨道”：2月24日，天问一号成功调整到这条过渡轨道，距离火星更近、周期更短，每两个火星日环绕一周。在这条轨道稳定运行三个月期间，详细勘察着陆区域。

天问一号在停泊轨道运行期间，发回了多批次天问一号拍摄的高清图像，有些成像区域内火星表面小型环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见（图源：国家航天局）

3.各项仪器开机：天问一号携带了13台主要科学仪器，其中环绕器上有7台，重点是在近火点时利用中分辨率相机和高分辨率相机等对火星表面高清成像。三个月时间的调试校正后，所有仪器系统都达到最佳工作状态。

问题三：为什么着陆过程是“恐怖九分钟”？

火星着陆持续时间受一系列因素影响，如冲入火星大气的速度、角度、地点和时间，着陆地点的地形地貌特点（尤其是高度），着陆期间的气象条件，具体着陆技术方案和细节等，总体着陆时间在7-10分钟不等。祝融号选择的着陆区是高度较低的乌托邦平原，总着陆时间在9分钟左右，也被叫做“恐怖九分钟”。

这是因为：火星虽是近邻，但与地球的距离在5500万千米到4亿千米之间变化，远超月球。这不仅意味着一次火星探测任务动辄需要飞行7-11个月，还意味着从地球与发出信号与火星通信，至少需要6-45分钟的双向通信时延。火星大气稀薄，引力较小，整体着陆过程仅持续数分钟，期间根本不可能在地球上进行控制，这个过程必须依靠着陆组合体独立自主完成。

2000-2022年地球和火星距离变化，各火星探测任务在太空中飞行的时间区间

此外，火星半径3400千米左右，仅约为地球的一半，表面引力约为地球的38%，表面空气密度不足地球海平面的1%水平，但这并不意味着着陆火星难度低。实际上，着陆火星的困难程度远远超过了月球。虽然大气可以给着陆巡视组合体带来一定的气动减速能力，但密度太低不可能减速到理想的着陆状态，最后一定需要反冲火箭工作悬停降落。为应对不可避免的大气冲击、摩擦和积累的热量，着陆巡视组合体还必须增加气动、隔热、避震等防护结构，重量、复杂度和成本等大幅度上升，风险系数也大大增加了。

因此，当地球上的航天人通过精确计算得知祝融号正在火星独立完成各项着陆操作、却不得不耐心等待信号回传时，这种焦急的体验不可谓不“恐怖”。

问题四：着陆期间，祝融号到底经历了什么？

在最终确认开始着陆指令后，着陆巡视组合体会与环绕器分离，开启独立着陆之旅。期间姿态控制发动机工作，严格控制着陆轨迹角度与方向。如果冲进火星的角度过大就会超过隔热层能忍受的极限，如果过小任务就会像打水漂一般滑入深空。

冲入火星大气后，5千米/秒级别的速度依然导致稀薄的大气冲击和摩擦产生了巨大的震动和热量，足以融化大部分金属。通过隔热大底和多种散热手段，着陆巡视组合体的温度依然在常温。期间速度骤降到数百米/秒，巨大的降落伞在火星上空约10千米的高度打开。

随着速度的迅速降低，已经被烧蚀得不成样子的隔热大底没有存在的必要了，对这一功臣的“回报”是第一个触碰火星：它将被抛离并直接脱落在火星表面。此时，暴露出来的底部雷达和工程相机等立即开始急速工作，紧盯目标着陆区域，分析与预计的匹配程度，让控制导航计算机快速解算最佳着陆方案。初步选定期间，速度已经降至100米/秒以内，降落伞功成身退，此时才是大戏上演的时刻。

各火星着陆任务初始阶段流程接近，图为毅力号火星车部分着陆流程示意（图源：NASA）

着陆巡视组合体依靠底部强大的反冲火箭工作开始减速，各种传感器进一步仔细检查地面情况，避免乱石堆、斜坡、沟谷的特殊地貌，找寻最佳着陆角度和姿势。随着速度进一步降低至悬停避障状态，着陆巡视组合体近距离火星表面数米高。最后阶段火箭停止工作，尽力减少火箭工作扬起沙尘等因素对它们的影响，着陆巡视组合体成功降落火星表面

2019年11月14日，着陆巡视组合体悬停避障试验在河北怀来外天体着陆综合试验场进行，这也是祝融号首次公开亮相（图源；央视新闻）

众多复杂的动作，犹如在火星独自“刀尖上起舞”，稍有不慎便会任务失败，难度可想而知，了不起的成就！

问题五：祝融号怎么获取能量？

祝融号是天问一号全程呵护的“掌上明珠”。在飞行、环绕和着陆期间，环绕器和着陆器全程为它保驾护航，提供重要的通信、能量和动力服务。但是抵达火星表面后，着陆器将放出导轨，祝融号必须开机，在经历数天能量积累后，最终走出“温室”、依靠自身能力独立生存。

祝融号的外观结构（图源见水印）

祝融号依靠太阳能进行工作。由于火星距离太阳更远，这里的太阳能密度仅为地球附近的4成左右，对太阳能帆板收集能量的要求极高。它使用了4片巨大的由三结砷化镓构成的“蝴蝶型”太阳能电池阵列，确保足够能量供应。同时，火星上动辄有大规模的沙尘暴，会对太阳能收集效率产生巨大影响，甚至直接影响火星车工作寿命。通过防尘涂层技术，祝融号表面的抗沙尘能力大幅提高。但对于旷日持久的全球沙尘暴，则只能是“我打不起，但躲得起”，进入休眠状态，先躲过“风头”再说。

火星表面空气极其稀薄，保温效应有限，直接导致昼夜温差过大，白天可达20摄氏度、夜晚却能低于零下100摄氏度，这对于不少仪器将是巨大挑战。一方面，祝融号必须在夜晚“熄火”休眠；另一方面，它也采用了纳米级气凝胶和正十一烷集热窗等温控技术，确保安全无虞度过漫漫长夜。

问题六：祝融号怎么运动？

会动，是火星车的核心功能。

但火星上并不是一片“坦途”，随机出现的尖锐砂石会轻易破坏火星车的动力系统，且这些伤害会逐渐累积，对火星车造成巨大威胁。例如“勇气号”火星车2009年陷入沙坑，导致轮子出现故障，无法转动，一直被困到任务结束。目前正在运转的“好奇号”火星车，可能导致任务终止的最大风险之一就是逐渐残破的轮子。

好奇号破损的轮子显示出火星表面“路况复杂”（图源：NASA）

祝融号的机身被设计成了可升降的主动悬架结构，能够自由转向，六个轮子均独立驱动，多轮悬空的条件下依然能自由移动。在极端地形中，祝融号还能重新设计轮子驱动方案以实现“蠕动”、“蟹行”和“踮脚”等复杂机械操作，成为一辆不折不扣的“火星六驱越野车”，以提高驾驶安全性，可以说这将成为祝融号在火星驰骋的 “风火轮”。

着陆火星后的祝融号艺术效果图（图源：国家航天局）

不过，祝融号的核心使命是科研，任何机动性能都不如“行车交规”重要。首先，严格限速，节约宝贵的太阳能。这个240千克的大家伙实际速度仅为厘米/秒级别，连乌龟都跑不过；其次，谨小慎微，“走一步，歇两步”，经常停下来利用地形相机和避障相机等详细“眼观八方” ，确认安全再出发；再次，聚精会神。要么认真行驶，要么停车让科学仪器开启工作，聚精会神，绝不“边走边玩”；最后，真的发生紧急情况陷入困境后，航天人也会在地球实验室利用火星车的“双胞胎”备份还原真实火星驾驶场景，设计多种解决方案，帮助它脱困。

不存在绝对安全的车，只存在绝对安全的交规。“行车不规范，亲人两行泪”，这句话也被祝融号带到了火星。

问题七：祝融号怎么与地球通信？

地火距离对于通信是个巨大的挑战，信号衰减情况随着距离增加迅速提升。一方面，在地球上需要建立巨大的深空通信天线网，以尽可能捕捉来自天问一号的微弱信号；另一方面，天问一号的环绕器也要携带直径达2.5米的高增益定向天线，尽力提高通信能力，与地球保持稳定联系。

服务于天问一号的天线之一：位于天津武清的70米口径全可动天线，这是亚洲最大口径同类天线，总面积比10个篮球场加一起还大（图源：央视）

然而，祝融号是不可能像环绕器一样携带巨大的天线并提供足够能量供应的。同时，它还携带了6大核心科学仪器和工程相机等辅助系统，数据量巨大，对通信资源要求很高。祝融号还时刻跟随火星自转，与地球沟通极为困难。

因此，祝融号通过环绕器实现信号中继。在正常运转时将所有宝贵数据储存起来，环绕器飞临祝融号上空时，祝融号将信号上传并接收新指令，全程由环绕器直连地球。

问题八：祝融号能进行什么科研？

千言万语不如一张图，“拍照”是祝融号最核心的科学研究目标之一。例如，可拍摄火星高清广角大图的导航地形相机，能为我们带来各种火星“华丽的荒凉”场景。通过多光谱相机，可以详细分析地形、地貌和地质的具体情况，岩石土壤光谱数据也能助力科学家研究火星表面演化的历史和未来。

工作状态的火星车艺术效果图（图源：中国航天局）

表面成分探测仪也是个“黑科技”。微成像相机能将砂石放大到头发丝般粗细的微米级，激光诱导击穿光谱仪更能在数米外用激光把岩石成分烧蚀成等离子体，同时利用有“远程显微镜”之称的短波红外光谱显微成像仪进行分析，大幅增加了祝融号的科研范围和能力。这一幕，像不像科幻电影中外星人降临利用激光武器“毁天灭地”的场景？

此外，通过次表层探测雷达，我们能利用“火眼金睛”一探火星土壤和浅层地下的结构，找寻那里暗含的奥秘；火星没有全球覆盖的稳定磁场，但表面却存在支离破碎的偶极磁场，暗含着火星历史演化的痕迹，这些需要表面磁场探测仪大展身手；而气象测量仪，则能为祝融提供各种气象条件，让我们了解这颗神秘行星的“呼吸脉络”。

问题九：祝融号着陆后，天问一号在干什么？

祝融号工作期间，天问一号的环绕器会一直紧张忙碌为它服务，转发各种科研数据回归地球，同时向它转发来自地球的指令。

但环绕器本身也是个超级科研平台，它携带了7项仪器。由于环绕器飞行在距离火星最近200余千米、最远12000余千米的大椭圆轨道，它们能在多种轨道高度对火星进行整体性、全球性、综合性研究。

靠近火星阶段（距离火星约220万千米），天问一号的环绕器就已经拍下了火星的美图（图片来源：国家航天局）

环绕器带有中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、矿物光谱分析仪、磁强计、离子与中性粒子分析仪、能量粒子分析仪等的超强组合。火星大气电离层怎么样？火星周边太阳风等行星际环境如何？火星表面和地下的水冰在哪里？火星的土壤类型怎么样、都怎么分布？火星的地形地貌有多壮观以及它们如何在变化？火星表面矿物和物质成分情况如何，哪里会有“宝藏”？火星的过去和未来到底怎么样？有没有可能存在生命？有太多的感兴趣话题，都需要等待环绕器集中解答。

问题十：天问一号对中国和世界航天有什么意义？

探测火星从来都不是一件容易的事情，几千年来，中国文化一直用“荧惑”来描述对它的未知，西方文化也把它想象成了象征着灾祸的战神（Mars/马尔斯）。人类进入航天时代后，对火星的探测掀起一波又一波浪潮，但也面临着极为残酷的挑战。20世纪60年代，开局就是6次惨烈的失败，直到今天总成功率也仅为一半左右，无论成功与否，每一个任务都造价不菲。

天问一号探测火星，祝融号着陆火星，不仅是中国航天工程任务难度的新突破，更是我国在行星科学领域的史无前例突破。天问一号的五大科学目标将为我国深空探测领域打下重要的基础，同时，也给世界带来了对火星研究的丰富补充。宇宙是个联系的整体，通过洞察这颗行星的奥秘，我们也能一探地球的过去和未来，迈向更远的星辰大海。

中国天问系列行星探测任务logo（图源：国家航天局）

2000年前，屈原在长诗《天问》中发出的“九天之际，安放安属？”和“日月安属，列星安陈？”的旷世之问。2000年后，中国航天人要用实际行动给出解答：天问，问天！第一站就是火星，未来，还有更多的下一站来解答古人的疑问。

出品：科普中国

制作：太空精酿

监制：中国科学院计算机网络信息中心

更多火星相关内容，请参考本人的科普图书《下一站火星》

内什么，凑个热闹，等官宣的时候，先放几张图（应该是全网唯一了……），等会再详细聊聊祝融。

（动图全部来自星智科创 团队，使用的话请务必标明来源、出处。团队旧作指路： 别眨眼！5分钟3D带你看“天问一号”从发射到着陆全过程）

说官宣，官宣就来了

今天边更新边发吧~

就在刚刚，“天问一号”的着陆器系统熬过了进入火星大气层的恶劣条件，稳稳地落在了火星表面。此后，“祝融”火星车将缓缓驶离着陆器，踏上这片陌生的红色土地。而这意味着，我国将成为继美国之后第二个实现火星表面释放火星车的国家，也将成为世界上第一个成功一次性实现火星表面“绕-落-巡”三重任务的国家。

一直以来，我国的深空探测任务都是“工程实践-科学研究”双线并行的，要求在实现工程目标的基础上，进行科学拓展研究。等“祝融”号火星车完成“90天预定时长工作”，我国“天问一号”任务的工程学目标将全部实现。

过往的大量经验表明，火星车的实际使用寿命往往长于设计寿命。美国的第一辆火星车“索杰纳”设计寿命7天，实际工作了3个月；“勇气号”与“机遇号”火星车双子星的设计寿命均为3个月，结果前者工作了近8年，后者甚至工作了15年，直到2018年一场席卷整个火星的沙尘暴令其断电。而我国的“玉兔二号”设计寿命3个月，结果它在月球上工作了860多天。月球的环境比火星要恶劣得多，不出意外，“祝融”号实际使用时间也会远远长于设计时间。

有备而来的航天人，为“祝融”使用了相当多的创新设计，能够支撑它突破设计寿命限制，实现在火星表面长期探索的目标。

特殊的电池板，电力有保障

“祝融”有四片电池板，侧端两片，尾端两片；而吨位相似的美国“勇气号”、“机遇号”火星车只有三片电池板，分别是侧端有两片，尾端有一片。这样独特的设计让“祝融”既能保持爬坡能力，还能获得更大面积的太阳能板，从而具有更加丰沛的电力供应。

不仅如此，“祝融”的太阳能板也很特殊：它的表面有一层微结构膜。这层膜表面的微观结构与莲叶表面的结构类似，能够令火星的沙尘与太阳能电池板表面之间存在一层空气，这层空气恰恰可以极大减小火星尘埃与电池板表面的摩擦力，大大减少火星沙尘附着的可能性。古有莲叶“出淤泥而不染”，今有祝融“濯沙尘而不沾”。

“祝融”号火星车还能自己清洁太阳能板。虽然这层膜能够减少火星沙尘附着的可能性，但时间一长，仍然会在太阳能板上累积相当厚度的沙尘。以往，以太阳能板为电力来源的火星表面探测器碰到了这种情况，基本上都是听天由命，只能等风吹。火星表面的风既能带来沙尘，也能带走沙尘。“勇气号”与“机遇号”实际使用时间较长的一个原因就是火星的风带走了一部分电池板表面的尘埃。但全靠运气终究不是长久之计，自己动手清洁太阳能板才是唯一可持续的出路。

前面我们讲过，太阳能板的微结构膜减小了火星尘埃与电池板表面的摩擦力，这就也意味着，如果能够对火星尘埃施加一个力，那么就能够实现除尘。在火星表面恰恰有这样的一个力是永远存在的——那就是重力。

对于“祝融”火星车而言，它的除尘方案只有一步——那就是把太阳能板给竖起来，沙尘便能自由滑落。

为了保险起见，以往的火星着陆器太阳能板都是一次性展开结构，展开了就无法收回。虽然“祝融”火星车的尾端太阳能板也是不可收回的，但侧端的两个太阳能板具备电机，是可以收回的。

这样的设计使火星车能自主完成太阳能板的清洁，从而极大提升在火星表面生存的能力。不仅如此，侧端的太阳翼在日常的工作中还可以随时调整角度，最大限度接受太阳光照射，提高产电效率。

自带两个“温室”，热控有保障

除了太阳能板之外，火星车的车身上有两个圆形的薄膜，看起来如同温室一样。它确实是火星车的“温室”，不过里面并没有植物种子，而是相变保温材料。

月球表面温差较大，但月球昼夜周期也长，所以月球车在夜晚休眠，白天工作。火星的表面温差虽没月球大，但火星的昼夜周期与地球相似，如果照搬月球上的控制方案，就算唤醒-休眠过程不会对火星车产生影响，繁琐的启动、自检、调整程序也会占据大量时间。因此，火星车在晚上也是在工作的。

而火星昼夜温差达到几十摄氏度，对火星车的器件提出极大的考验。为了解决这个问题，美国的火星车基本采用气凝胶被动隔热+同位素电池主动产热的组合。这个组合的问题在于，电池不间断放热，当环境温度较高时，会导致火星车温度过高。同时，同位素电池对火星着陆可靠性要求很高，一旦失败就会污染火星表面环境。

“祝融”所使用的相变保温材料，不会造成火星表面核污染，不仅如此，相变保温材料较高的相变潜热可以在相变期间吸收/释放大量的热能，从而保证火星车处于稳定的温度范围。

在白天，“祝融”的保温材料液化吸收热量，在夜间则固化释放热量。这样的特殊性质让“祝融”能够在剧烈变化的外界环境温度下，仍然能够保持体温的恒定，让自身携带的各个组件能够更稳定、更长久地工作。

多重解救方案，多种环境都有保障

火星车能在火星表面移动，活动范围更广，获取的科研数据也更多，这是着陆探测器所无法比拟的。火星车的悬挂系统正是保障火星车能够在火星表面行动的核心，如果火星车的悬挂系统发生了故障，那么它就无法行动，只能变成固定式的火星表面探测平台。

2009年，“勇气号”因为车轮陷入了沙地，不得已结束了漫游使命；中国的“玉兔号”月球车也曾因为行驶过程中电缆被月岩扯出，随后在月球表面极端环境的作用下断裂，最终失去行动能力。尽管这两辆漫游车在这之后仍然继续工作了两年，但获得的科研成果比预期少了不少，这是非常遗憾的。

为了避免遇到类似的问题，一方面，“祝融”火星车充分修改了布线，最大限度将缆线布置于车身内部，减少事故的发生可能；

另一方面，“祝融”独特的悬挂系统使得它有多种行动能力。火星车的每个车轮都可以独立转向，让其获得了原位转向能力。即便在直线前进过程中前轮受阻，也可以通过原位横向运动的方式脱困。不仅如此，车轮上的支撑梁也可以主动运动，换句话说，火星车可以自己“抬起腿”。一般火星车陷入沙坑是因为车轮打滑，但如果直接把几个车轮锁定，通过悬挂系统主动将整辆车提起来，从轮行模式进入“蠕行”模式，就可以完全避免这个问题：“蠕行”状态下的火星车能够以自己的轮子作为锚点，一步一步脱困。

当然，解决被困问题的最好办法是，不要被困住。

为了防止被困住，“祝融”的正面安装有与两辆月球车同款的3D双目避障相机——不是头上的桅杆相机，而是安装在车身正反两面，向下俯视的相机。它们将能够拍摄近在咫尺的火星地表环境，为火星车自主规划行走路径提供重要参考。比如，前进路上是否有坑会陷进去？是否有大石头需要绕过去？路上是否有乱石堆会损坏车轮？倒车的时候会不会有危险……这些细节都展现得一清二楚。

最后，最好的保障是在地上能控制火星车。基于火星车的路径规划与实地拍摄的火星地表环境都将为控制大厅的工作人员提供参考。他们会将分析、确定的行走指令上传至在轨服务的“天问一号”，再由“天问一号”转发给火星车。即便“天问一号”不在服务范围，火星车尾端的定向天线也能指向地球，接收地面上传的指令。只有做到控制火星车，才能保障火星车在火星探险的安全。

“祝融”火星车是中国探测火星的使者，是我们发现火星、探索火星、认识火星的重要一环。小小的火星车背后，是无数个航天人的艰苦攻关，是无数个新技术的自主研发，是无数个零部件的测试实验。从北京到上海，从长春到兰州，从喀什到佳木斯，来自全国上百家单位的人们已经为之奋斗了太久太久。

不久之后，这辆承载了全国人民期望的火星车将轻轻展开折叠的四片太阳能板，化蝶后的它轻盈地沿着着陆器导轨驶向这片土地，并将留下了一道浅浅的车辙。

车辙上镌刻着的，是中国航天的印记。

参考文献：

[1]张佳威,周树学.火星车太阳能电池防尘涂层的制备与性能研究[J].复旦学报(自然科学版),2019,58(06):740-746+755.

[2]郑军强. 六轮摇臂式火星车轮-步复合移动系统及蠕动爬行策略研究[D].哈尔滨工业大学,2019.

作者：冰结向日葵

出品：科普中国

监制：中科院计算机网络信息中心

持续官宣哟！

2021年5月15日10:00

落点到！大红屏到！

2021年5月15日

【成了！】“祝融号”火星车顺利发回遥测信号！5月15日8时许，科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

凌晨1时许，天问一号探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于预选着陆区。两器分离约30分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信。后续，“祝融号”火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。

我国首次火星探测任务于2016年正式批复立项，计划通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视，对火星进行全球性、综合性的环绕探测，在火星表面开展区域巡视探测。天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成，着陆巡视器包括“祝融号”火星车及进入舱。探测器自2020年7月23日成功发射以来，在地火转移阶段完成了1次深空机动和4次中途修正，于2月10日，成功实施火星捕获，进入大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星。2021年2月24日，天问一号探测器成功实施第三次近火制动，进入周期2个火星日的火星停泊轨道后，对火星开展全球遥感探测，并对预选着陆区进行详查，探测分析地形地貌、沙尘天气等，为着陆火星做准备。任务实施过程中，中国国家航天局与欧空局、阿根廷、法国、奥地利等国际航天组织和国家航天机构开展了有关项目合作。目前，探测器已在太空运行 天，距离地球约3.2亿千米。

火星探测风险高、难度大，探测任务面临行星际空间环境、火星稀薄大气、火面地形地貌等挑战，同时受远距离、长时延的影响，着陆阶段存在环境不确定、着陆程序复杂、地面无法干预等难点。天问一号任务突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术，实现了我国首次地外行星着陆，使我国成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家，是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑。

2021年5月14日，天问一号来信啦！

2021年5月14日:【官宣】天问一号将于近期择机实施着陆

中国首次火星探测任务天问一号探测器自2020年7月23日发射以来，各系统工作正常。2021年2月10日，天问一号探测器进入环火轨道，开展科学探测工作，获取了大量科学数据。根据目前飞行情况，天问一号探测器拟于北京时间5月15日凌晨至5月19日期间择机着陆于火星乌托邦平原。（国家航天局）

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说个可能很多人忽略掉的点

在火星着落过程中，除了各种智能测控之外（这些技术都可以很好的模拟），最为困难的一点在于距火星地面4KM以上时候的超音速减速伞开伞:

这个步骤的困难不仅在于发生在遥远的火星，具有近20分钟的信号差，还在于“超音速”这一点。了解一点流体力学的都应该知道，超音速与亚音速直接的流体性质存在非线性的差异。因此亚音速的减速伞可以比较方便的用低速风洞进行模拟，其在更高的亚音速的情况下的开伞情况差别不大：

对于超音速减速伞来说，由于超音速情况下的非线性，不可以使用亚音速风洞的情况来模拟减速伞在超音速下的开伞情况，也就是说，亚音速下开伞成功，超音速下多不然。所以必须使用实际的超音速情况进行模拟。但是减速伞面积巨大，世界上的超音速风洞都不可能支持这么大的径向面积，所以超音速减速伞的开伞模拟和测试是火星降落的一个重大难点。

此前的火星降落任务很多就失败在这个步骤之中，比如2003年的欧洲“火星快车”携带的“猎兔犬2号”着陆任务很可能就失败于此：

为尽量接近真实工作情况，NASA一般使用探空火箭把减速伞发射到临近空间以模拟火星开伞的空气环境和速度环境：

在测试中，0.5秒内伞和伞绳完全展开，这一速度远远高于亚音速开伞情况。该过程中最大负载也远高于亚音速伞情况。为了2020年的毅力号火星探测任务，NASA前后经过三次临近空间超音速减速伞测试。对于天问/祝融任务，我国使用“天鹰6号”探空火箭，在2018年9月之前进行了连续4次超音速减速伞开伞测试，并全部成功。该系列的测试几乎是跟NASA的毅力号任务超音速减速伞测试同一时间段进行和完成的。

祝贺祝融火星车成功着陆！祝融和测控系统完美表现，开香槟庆祝！接下来就看祝融的可靠性了！

我写这个回答的时候火星车还没有着陆，所以我重点谈了为什么我对天问一号有信心。

祝融号着陆成功且能在火星表面长期工作，那么中国会成为世界上唯二的在火星表面运营火星车的国家。

苏联很接近于这个目标，1971年5月28日发射的火星3号甚至于还早于美国首次成功登陆，但仅仅14.5秒后就失联，然后此后的火星任务再也没成功过（火星6号也很接近）。讲道理，14.5秒连传张照片都不够，也就是一个象征意义，毫无实际科学价值，所以一般认为还是美国的海盗1号着陆器是首次成功着陆火星且长期运行的探测器。

当然这里绝不是乳苏，而是火星任务确实难度很高，对于早期的人类深空探测，在自动化控制系统不够完善的情况下，成功概率确实相当的低。不说苏联，就说在70年代已经取得成功着陆并长期运营的海盗1号和海盗2号的美国来说，90年代理论上可靠性高出一大截的火星观察者号和火星气候探测者号却在进入火星轨道前失联，而火星极地着陆者号在降落时失败。欧洲两次登陆尝试也都有失败的部分，这些老牌航天强国的记录足以说明深空探测的风险所在。

不过也不要太过于担心，毕竟我们也高分通过了中考——三次成功的落月，现在登陆火星的高考条件更为苛刻和复杂，但航天团队也不是吃干饭的，早就模拟了成百上千次。

我致力于做一个理性乐观主义者，不能盲目打鸡血似的无脑乐观，为什么尽管挑战极大，我却对天问一号着陆成功还是有信心，原因就在于我们在嫦娥系列月球着陆任务中探测器下降段的高水准表现。为什么这么说呢？因为天问一号大致继承了自嫦娥三号开始的降落传感器系统，IMU（惯性测量单元），避障相机，激光测距雷达，以及工作在X波段和Ka毫米波波段的测速测距雷达（5天线波束）组成的多体制雷达信息融合。同时天问一号着陆部分也用了类似的主发动机，以及同样原理的着陆缓冲系统，可以说和嫦娥3号唯二的不同就是火星大气和地表地形地貌。对了，连天问一号的总师都和嫦娥四号是一个人。

听听：毫米波雷达，双目成像相机，激光雷达，是不是感觉在玩自动驾驶？其实是一个道理，都是机器自主避障，而早在嫦娥三号上航天科技集团五院502所就实现了国际上第一次使用机器视觉的航天器着陆。

我们纵观90年代到今天世界各国失败的火星着陆器任务：美国失败一次，火星极地着陆者号；英国&欧空局部分失败一次，小猎犬2号；欧空局&俄罗斯失败一次，ExoMars-2016。

其中小猎犬2号过于袖珍且事后调查模棱两可，我们暂且不谈。美国火星极地着陆者号和俄欧ExoMars-2016都是因为在动力下降阶段出现了传感器的故障而向发动机给出了完全错误的指令，最终导致着陆失败。这俩款探测器的着陆模式和这次祝融的着陆模式非常类似，都是主发动机+支架缓冲着陆，和今年早些时候的毅力号不同。而不同于70年代美苏经常出现的什么芯片烧毁、通信丢失、发动机故障（印度除外啊，这帮人发动机都搞不定），现代深空着陆传感器的可靠性，以及自适应姿态算法方面实际上成了最重要的问题。

具体来说，这两款失败的探测器都采用IMU+雷达高度计+脉冲多普勒雷达的方案。火星极地着陆者号着陆失败原因可能是宽波束雷达性能受到着陆姿态和地形地貌的影响，在地面测试时使用了错误的验证模型，雷达在表面散射特性变化很大的情况下无法可靠工作。后来的凤凰号和洞察号继承了火星极地着陆者号的降落雷达等传感器硬件系统，但对算法和模型做了大量改进和验证工作，才保证了后来的成功。

而俄欧ExoMars-2016则是在高超声速再入火星大气层的时候产生的震动超过了IMU的设计上限，导致最终在主发动机点火的时候，IMU给出的姿态刚刚好偏转了165°，这个时候即便雷达高度计读数依然正常，但糟糕的纠错算法和数据融合逻辑，使得IMU的数据被系统采信，这导致发动机直接调转了头向天上喷射，加速将探测器撞毁在火星表面。

我相信大家也看到了上面两个例子都是传感器或者算法的锅，这些问题其实是可以靠扎实的试验和仿真避免的。我们的天问不但多次进行了计算机仿真，也做了很多现实模拟，再加上利用了嫦娥系列已经被证实可靠的传感器（当然对火星环境、高速再入这些月球木有的条件做了适应性改进），再加上我们后发优势，可以充分总结吸收前人栽跟头的地方，我觉得，从理性的角度出发，我们是可以相信祝融着陆会成功的。

放宽心，完全成功开香槟庆祝，部分成功热烈鼓掌，失败了期待一下备份星再来一次。

某个我很不喜欢的人讲过一句我很喜欢的话：

成功包含着毫不气馁地从失败走向失败

这又是一个“人类这么多年都在干什么”的感叹。

当时月球车带了两公斤月球土回来的时候，一算，这是人类历史上第三个从月球带回来东西的国家，而重量是第二。

“祝融号”也是一样，第三个人类国家在火星上留下印记，但正经开始探测是第二（苏联火星探测器没有成功，其他几个国家都没上去过）个。

而其他国家吹的牛逼……

比如：

冷战结束以后，看上去NASA的深空探测速度同龟爬一样，但即使是NASA，从苏联解体后到今年也进行了高达13次的火星探测，而其他国家多少次？五次，而且着陆没有一次成功过，全部失败。

其他几个国家就不说了，欧洲航天局拿着每年高达60亿欧元的预算，就像是啥都没干一样。

即使是外媒最乐观的估计，中国航天局拿到的预算也就跟欧洲航天局差不多（实际上可能还低），但是欧洲航天局干了些啥呢……

仅在火星探测这一点上，欧空局几十年来就干了两次，一次还是和俄罗斯合作，而欧洲航天局到今天都没有自己做到载人航天。

结果现在就是：

哪些重大意义？

我很期待看到航天竞赛，真的，人类不应该被束缚在地球上来回内卷，人类应该向外走去探索更多的地方和更大的宇宙，月球上有不知道多少氦3和稀有金属，火星和小行星带有大量资源，美苏航天竞赛到最终能用的太空梭都造出来了，太空游客也近在咫尺，结果三十年了，现在还不如三十年前进度快……

NASA也转发了自家博士对祝融号的祝贺，太空本就应该是全人类要去一起追求的东西。

天问一号成功登陆火星！

祝贺中国航天，祝贺中国航天人！

5月15日，天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，迈出了我国星际探测征程的重要一步。后续，祝融号火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检驶离着陆平台并开展巡视探测。

从2016年1月11日正式立项到2020年7月23日实施发射，中国航天人用了1655天，终于用自己的火箭将火星探测器发射升空！

从2020年7月23日发射入轨到2021年5月15日成功实施软着陆，经历296天等待，我们终于迎来了胜利的时刻！

星空浩瀚无比，探索永无止境，那颗红色的星球——火星，我们来啦！

大家还记得万卫星院士吗？

2020年5月20日21点38分，中国科学院院士、天问一号任务首席科学家、空间科学与行星物理学家万卫星因病抢救无效，与世长辞，年仅62岁。

万卫星院士走了，相信万院士已经化作星辰在夜空闪耀，万院士会看到的!

2020年5月20日，万卫星带着遗憾走了。 2021年5月15日，天问一号成功登陆火星。 大家不要忘了这位科学家。

万卫星院士，我们成功了！

从上世纪60年代开始，苏联和美国纷纷向火星发射探测器，迄今为止，人类对火星进行了45次探测，实现了飞跃、环绕、着陆和巡视。但成功率不高，不到50%。

通过上面的表格可以看出，和飞跃、环绕探测相比，着陆、巡视类探测任务更是难上加难，成功率很低，通过这些数据也能看出到达火星、着陆火星难度还是很大的。

虽然我国火星探测起步较晚，但是起点高、跨度大，一次性实现“绕”“落”“巡”三大任务！如果一切顺利，将使我国成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。一步跨越几十年，实现弯道超车！这样形式的探测还没有哪个国家实现过。火星探测器总设计师孙泽洲说，这体现出中国在空间技术发展中的“首创精神”，但难度非常大。

和月球探测不同，火星探测器距离地球最远可达4亿公里地火最远距离约为地月距离的1000倍，由于距离遥远，信号往返地球与火星探测器需要40多分钟，这就要求探测器具有很强的自主控制能力。特别是最后的进入/下降/着陆（Entry Descent and Landing，EDL）阶段，需要探测器根据情况自主判断，如果出现问题等地面判断回复指令根本来不及，分分钟就game over了。

还有一点，和月球不同，火星有大气，还非常稀薄，火星大气的密度只有地球的百分之一。就这点稀薄的大气成了火星探测的老大难，让火星显得十分不“友好”。在火星上，还时不时来场沙尘暴，给巡视探测增加一定难度。

火星探测器总设计师孙泽洲在接受采访时曾说：“当年我们研究如何登陆月球时，觉得月球如果有点大气该多好啊，我们要完全靠探测器携带推进剂，一共不到4吨的发射重量，三分之二带的都是推进剂。可是当我们开始研制火星探测器时，发现有大气也很麻烦，虽然不用带那么多推进剂了，但是火星大气的不确定性带来的问题，要比没有大气复杂得多，有些事靠运气。”

天问一号火星探测器由环绕器和进入舱（着陆巡视器）组成，总质量约5吨。环绕器配置7台科学载荷，对火星开展全球性、普查性探测。进入舱包含着陆器和火星车，火星车配置6台科学载荷，在着陆区开展巡视探测。

天问一号火星探测器飞行示意图。

进入舱与环绕器分离后，进入火星大气，通过气动外形、降落伞、反推发动机等多级减速和着陆腿缓冲，软着陆于火星表面。火星车与着陆平台分离，在火星表面开展巡视探测。

进入舱里到底有什么呢？请看：

当然，还少不了这次任务的重中之重——降落伞！

中国火星探测器中的进入舱在进入火星大气减速着陆过程中采用了降落伞减速方案，这是我国首次在地外天体应用降落伞减速技术。

火星探测器降落伞展开动画。

与地球返回任务降落伞相比，火星降落伞在开伞时速度超过音速，作用的大气非常稀薄，因此表现出充气形状高频变化、阻力效率降低、开伞冲击载荷大等显著特点，设计难度远高于地球返回任务降落伞。为此，航天人针对火星用降落伞研制任务也做了大量工作，航天科技四院研制的天鹰系列新型探空火箭在新疆库尔勒发射场发射4发全部取得圆满成功，并成功进行了用于火星探测器降落的超音速降落伞技术试验。为了保证中国火星探测任务的万无一失，叶培建院士重点关注探测器的降落伞。在去年接受采访时，叶培建说：“明年（2020年）的火星探测任务，我反反复复抓一件事情——降落伞。降落伞要是失败了，我们将全盘失败。”

天鹰系列新型探空火箭在新疆库尔勒发射场进行用于火星探测器降落的超音速降落伞技术试验。

一提起火星探测器软着陆，大家应该都会想到一个词——恐怖7分钟

为什么称为“恐怖7分钟”呢？在整个着陆火星的过程中，最后阶段的大约7分钟时间是最惊心动魄的，也就是进入/下降/着陆（Entry Descent and Landing，EDL）阶段，这个阶段大约需要7、8分钟，由于这个过程动作负责过于关键，让人过于紧张，人们取了这么个名字来概括描述这最后的关键时刻。着陆时，火星探测器要在7分钟内将时速从2万千米降低到零，这需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆，对软件和硬件的要求极高。

火星探测器在“奔火”的途中一直处于高速飞行状态，在着陆之前，需要先将速度降下来。中国以探月工程中嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号软着陆的技术经验作为基础，通过4个阶段逐步减速，最终使探测器平稳到达火星表面。

嫦娥三号、嫦娥四号相继实现软着陆！稳！

嫦娥五号实现软着陆！稳！

对天问一号来说，这恐怖的“7”分钟共分为四个阶段。

第一阶段为气动减速，通过“急刹车”的方式，将速度从每秒4.8公里降至每秒460米；

第二阶段利用伞系减速，降落伞开伞后将速度降到每秒95米；

第三阶段为动力减速，探测器的反推发动机点火工作，将速度减小到3.6米每秒；

第四阶段的最后100米为悬停避障阶段，探测器将悬停在空中，对火星表面进行观察，为选定着陆点做最后准备。

2019年11月14日，国家航天局邀请多国驻华使节和媒体观摩中国火星探测任务着陆器悬停避障试验。试验的地点位于河北怀来，这里刚刚建成了亚洲最大的地外天体着陆综合试验场。

140米高的重力模拟设施，可以模拟火星的重力和地表环境。

当天进行的试验模拟了着陆器在火星重力环境(火星重力加速度约为地球的1/3)下悬停、避障、缓速下降的过程。

着陆平台载着火星车安全着陆后，火星车将择机驶向火星表面。

中国首个火星车质量约240kg，大约是玉兔号月球车的两倍，它长3.3米，宽3.2米，高1.85米，设计寿命为90个火星日(一个火星日为24小时37分22.663秒)。

中国首个火星车最引人瞩目的应该是4个“大翅膀”，火星车四个太阳翼都展开的时候，就像是一只蓝色的闪蝶，之前对玉兔号和玉兔二号月球车有了解的朋友或许会问：为什么玉兔月球车有两个太阳翼，而中国火星车有4个呢？

这是因为火星距离地球最远４亿公里，距离太阳更远，光照强度小，而且火星大气对阳光有削减作用，同样的面积下，火星接受太阳光的能量只有月球表面的40％。火星车能源供给比月球车更困难，所以火星车比玉兔月球车多设计出两个“翅膀”。

除了引人注目的太阳翼，我们再来看看火星车上其他“法宝”吧。

前端桅杆上方有火星车的“眼睛”，上面有帮助火星车避开障碍来实施前行实时探测的全景相机，还有识别矿物质成分的多光谱相机。除此之外，火星车还配有探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪，可以对火星进行全方位的探测。

期待早日看到火星车在火星上行驶的画面！它会有怎样的表现？会发现什么看到什么？让我们祝福让我们一起期待！

7个月穿越宇宙空间亿万里的旅行，3个月沿火星轨道的飞行。10个月了，天问号终于走到了放出最后一击的关头。今晨，好消息终于如期而至：中国航天人再创历史成功，祝融登陆火星，祝贺！天问一号着陆火星后，中国首次火星探测任务总设计师张荣桥难掩激动情绪，忍不住哭了。

在这颗红色星球上，也许有一架火星直升机的旋翼正在稀薄的大气里破空而行，也许一辆火星车正在将火星上的声音传给地球人聆听，但这都不是中国人的伟绩。

今天早晨，带着一抹国旗红的天问破空而来，这是中国人对广袤太空的一次全新的叩问。在全世界无数双眼睛的注视下，承载着好奇和期望的天问号终将下定决心进入最后的下降通道。

地火一去亿万里，开弓再无回头箭。巨大的通讯延时让天问的着陆必须自主进行。全自动的处理后面是紧张工作多年的中国航天人。他们的智慧、辛劳和决断已经全部凝结于是这一击，明知此时不需行动却又神经紧绷，那是将孩子送入人生最重要考场的感觉：让人透不过气又充满期待。

理智告诉他们：地火间有长达十多分钟的传输延迟，在大家提心吊胆的时候，其实遥远的宇宙星空中结局早已注定，可中国航天人心里还在默默希望自己负责的环节不要出错，千万不能有故障，万万要成功。

火星之旅不是一个轻而易举且说走就走的旅行。火星尴尬的大气层厚度不够，不足以完全使用气动减速而需要依赖火箭；可火星大气层又不够稀薄，光靠火箭减速不行还要依赖降落伞。我们也知道，正是由于复杂的着陆条件，人类一共向火星派出17个着陆器，仅仅有7个安全着陆，火星有风险、降落需谨慎。

天时、地利、人和。天问在耐心等时机。三个月来它不停收集着火星上空的气象数据，拍照扫描着火星表面，一次一次仔细观察预定降落点，它的眼睛一直盯着火星表面，航天爱好者通过分析也基本确定了它的目标：乌托邦平原。

终于，天问号收到了最终的下降指令。电流流过星体，激活各个沉睡了近10个月的着陆待机部件。舱外，是稀薄的火星大气；地面，是复杂的地形貌；速度，是高达18000公里的时速。

天问号轨道器和满载地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪、表面磁场探测仪和气象测量仪的着陆器说再见，祝它在决定性的7分钟中里满满都是好运。

白日流星

如果有人在火星表面向上看，应该能看到一颗飞火流星划破火星大气层的壮观场面。承受了7个月宇宙低温的飞行器正在受着烧蚀高温的冰火两重天般的考验。蜂窝增强低密度烧蚀防热材料、连续纤维增强中密度防热材料和超轻质烧蚀防热涂层材料是中国航天人给它配的战衣，它们经得起严酷环境的考验。

飞行器靠着大气摩擦不断减速，速度慢慢下降了90%，轮到降落伞登场。开伞，飞行器继续减速。终于，100米！距离火星表面约100米！大型反推发动机轰然启动，飞行器慢慢减速至0，在乌托邦平原上空悬停。

祝融身下，是如白霜一般的白色尘埃颗粒，那是薄薄的一层固态水和灰尘，不到千分之一厘米。决断，下降。华夏上古火神祝融终于稳稳在火星的表面站定，上空是焦糖色的天空和注视着它的天问。

十几分钟后，所有人悬着的心都放下了:大家笑了。胖五的设计师在笑、火箭工厂的工人在笑、天问祝融的设计师和制造者在笑、深空测控的人在笑，库鲁航天中心的欧空局合作者也在笑。我也微微一笑：那是发自心底的满足，那是中国科技精英给一个老航天迷的最好礼物。

感谢中国航天人，让我们的梦想伸向远方，让我们书写了自己的宇航篇章，让我们在仰望星空中那颗红色星球的时候，可以平淡而自豪地说：瞧，在那个乌托邦里，有天问，有祝融，还有中国人的太空梦。

首先向我国航天团队致以最崇高的敬意！！！

中华民族自古就有着星辰大海的梦想，无论是《山海经》里的夸父追日，还是《归藏》中的嫦娥奔月，中国人用神话表达着对宇宙的向往。这次“天问一号”登陆火星，是我们星辰征途上的一个里程碑事件，从此在这颗太阳系内唯一适合生命存在的天体上永远留下了中国人的痕迹！

此次“天问一号”成功登陆火星标志着我国在深空探测技术方面取得了重大的突破。许多大佬详细科普了“天问一号”的“绕”、“落”、“巡”中的黑科技，cao sir想聊一聊深空探测中的一项关键技术——太空定位，即太空探测器如何精准知道自己在哪，地球控制基地又如何知道太空探测器在哪的问题！

在地球上如何定位

定位跟人生三连问有异曲同工之处：我在哪？我来自哪里？我要去向何方？

在汽车自动驾驶中，首先第一步就是要实现定位，知道自己在哪里，才能进行路径规划，控制汽车行驶。

当前汽车主要用GNSS卫星定位，但是GNSS卫星定位对自动驾驶车辆而言有一个致命问题就是精准度不够，只能实现米级定位，且信号容易受到天气和地形的影响，这对于自动驾驶路径规划而言，是不能接受的。为了弥补精度不足的问题，工程师人利用RTK技术，即建立一个基站，基站的位置是已知的精确坐标（可以事先测量），然后通过基站和终端同时发送GPS定位，通过基站查询的位置和基站的绝对位置得出一个偏差，然后终端通过偏差来校正自己的位置。在信号比较好的情况下，得到的精度可以达到厘米级别。但是在信号不能覆盖的地方，工程师提出了使用IMU惯性传感器帮助车辆盲估当前所处的位置信息的方法，然而由于IMU惯性导航是依靠推算实现，时间一长累计误差就会比较明显。为了弥补上面的问题，工程师们又想出了用摄像头视觉定位或者LiDAR建立点云地图的方案。总之，为了让车辆准确知道自己在哪，工程师们绞尽脑汁。

但是，这些在地球上成熟应用的定位技术，在太空探测中是失效的！

太空探测器如何自主定位

茫茫宇宙，没有GNSS，参照物寥寥，遥远的距离让探测器与地球基站的通讯是非实时的，无法依靠地面指令实时修正前进方向，稍有不慎，就是“失之毫厘谬以千里”，可以说基本完全依靠太空探测器自主定位，控制前进方向的。

那么“天问一号”探测器正在奔向火星的上亿公里的路程当中，它是如何知道自己的位置，并且保持姿态稳定的呢？

这就离不开一个重要的装置，叫作星敏感器。一个长得很像一个相机镜头的装置，它正是通过在太空中拍照，并且和自己所携带的星图进行比对，从而测算出自己在太空中所在的位置和它的姿态。因为宇宙中恒星的位置比较固定，所以星敏感器拍照后，就可以根据亮度等基本特征比对出自己拍到的究竟是哪些恒星，并根据这些恒星的位置计算出自己的位置。这些比对、计算的结果都需要在太空中实时完成。

星敏感器的关键指标是不停地将几光年之外的恒星精准成像，然后每一帧都会算一下自己的姿态。由于太空中恒星的距离都非常远，最近距离都是在几光年以外，所以可以根据亮度来判断与恒星的距离，为了获得更高的位置精度，必须尽可能地捕获行星的光亮，这对星敏感器的成像质量的能力要求非常高。

地球控制基地如何定位太空探测器

同样对地球的控制基地而言，为了在茫茫宇宙中，准确知道太空探测器的位置，掌握其速度和方位等信息，科学家们也费了许多脑筋。

首先是传统地基测距和多普勒测速方法，这是深空探测任务中比较成熟的定位方法。利用深空通信用电磁波基准频率、实际接收频率、多普勒频移、信号收发时间等来获得探测器的距离和速度等信息。这种方法简单易行，数据处理方式比较成熟，能长时间连续观测。但它的缺点是必须连续观测很长时间（数小时）后才能获得精准位置和速度信息，动力模型误差容易积累，最终测量的精度依然有限，误差可达几十千米。

其次是甚长基线干涉测量方法（VLBI），基本原理是利用彼此距离较远的多个深空测控站构成基线甚至网格，它们利用超高精度的原子钟（数千万年误差1秒级别）实现时间同步，同时观测一个探测器时，通过观测数据计算信号到达各观测站的时间差(时延观测值)及其变化率(时延率观测值)，综合测距、测速数据，进行精确的轨道测定。这就仿佛人类在看物体时，两个眼睛同时工作能收获到比单眼观测更加丰富精准的目标空间信息。甚长基线测量技术的定位、测角精度都很高，持续观测时间短（以分钟计），且是个独立的观测系统，对数亿千米外的火星探测任务而言定位精度可达1千米级，是目前深空探测任务中的核心测控技术。

我国在嫦娥探月工程期间，就曾利用佳木斯、乌鲁木齐、北京、上海、昆明等站的数据实现测控目标。对于更远更复杂的天问一号任务，还会有分布在欧洲、非洲、美洲和澳洲的测控站参加测量！

航天是一个很庞大的系统，需要不同领域、不同单位、不同人员之间的协同配合。“天问一号”这种大工程更是从北京到上海，从长春到兰州，从喀什到佳木斯，来自全国上百家单位的几万甚至几十万航天人共同为之殚精竭虑，呕心沥血的成果。

同军工科技一样，航天科技的成果也能大大促进民用科技的发展，助力人类过上更美好的生活，相信从“天问一号”伟大工程中诞生的新技术，未来也将下沉到民用领域，推动人类科技进步，谱写着中华民族对人类文明贡献的新篇章！

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今天清晨（2021年5月15日），我国首个自主的火星任务天问一号携带的着陆巡视组合体（包括着陆平台和火星车祝融号）成功穿越火星大气层，着陆于火星北半球的乌托邦平原南端预选着陆区。

自此，我国成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家（PS：苏联成功0.5次）。

为了这一天，这个以中国神话传说中的火神命名的小车“祝融号”，从地球出发，跋涉数亿公里而来，又绕着火星等待了足足三个多月。

测地观天，摩拳擦掌

2021年2月10日，经过6个半月奔火飞行的天问一号“刹车”减速（近火制动），顺利进入环火星轨道，成为我国首颗人造火星卫星。但天问一号并没有急着让祝融号立刻着陆，而是沉着耐心地准备了三个多月。

（这节内容上期已经详细讲了，以防这期读者没有看过，再简单介绍一下）

除了调整轨道、测试仪器之外，天问一号还要完成这些准备工作：

一是“测地”，用自带的相机等仪器获取备选着陆区的高清地形和地质数据，为祝融号认真考察着陆区。

可为什么明明已经有那么多探测器给火星拍过照了，天问一号还要花时间自己拍照确认着陆区呢？因为虽然中分辨率影像几乎覆盖火星全球，但现有的米级高分辨率影像覆盖量还是太少了。

在拍摄距离相同的情况下，探测器分辨率低的相机拍出的照片图幅更大，很容易覆盖全球，而分辨率越高的相机拍出的照片图幅越小，即使是长年不懈地拍摄，一小张一小张拼起来也需要许多许多年才能覆盖全球。

这是乌托邦平原一带现有米级分辨率影像的覆盖状况，红色是火星勘测轨道飞行器（MRO）的HiRISE相机影像（~0.5米/像素，300公里高度）覆盖区域，绿色是火星全球探勘者号（MGS）的MOC相机影像（~1.4米/像素，378公里高度）覆盖区域。

显然，我们要是想去现有的火星高分辨率影像数据库没覆盖到的地方，或者虽然已经有影像覆盖，但照片还不够多，成像质量不够满意的地方，还是靠自己去拍最靠谱。

二是“观天”，为祝融号做气象预报，挑选合适的着陆时机。

着陆不仅要挑尽量平坦的地方，还要挑尽可能天朗气清，日丽风和，没有沙尘暴捣乱的时候，这对使用太阳能板供电的祝融号来说尤为重要。

今年这个火星年（2021-2022年，一个火星年约等于2个地球年），北半球的春分发生在2021年2月7日，夏至发生在2021年8月25日。历史数据显示，祝融号计划着陆的北半球，在火星春夏期间沙尘暴最为低发，是合适的着陆时期。从春分到夏至正中间（对今年来说就是从2021年5月中下旬）开始的6个地球月里，北半球历史上没有发生过沙尘暴。

在此基础上，行星科学家们也在利用现有的火星探测器遥感数据（主要是亮温和阳光透射率数据）和着陆区的实际位置、地形情况，对计划着陆区做气象预报。提前避开大的沙尘暴，寻找将来哪个时间段气候更宜降落。综合判断下来，祝融号在五月中旬之后着陆最为稳妥。

经过这些准备工作，祝融号终于在今天（5月15日）迎来了着陆。

“探测器坟场”

火星虽然只有稀薄的大气层，但已经足以烧坏高速进入的探测器。因此想要着陆火星的探测器都必须“铠甲”护身，被打包塞进隔热的保护罩里，这个罩子叫“气动外罩”。天问一号的着陆平台和祝融号火星车，一路上都被塞在这个罩子里，直到快要落地才会“破罩而出”。

但仅仅加个保护罩还远远不够。从进入火星大气层，到着陆火星表面，探测器需要从初速度数公里/秒逐步减速到0，然后稳稳当当地落地。而且由于信号延迟和屏蔽，着陆过程中的所有步骤都需要探测器自主完成，得不到来自地球的帮助，稍有差池，就可能殒命火星。

从1960年人类第一次尝试发射火星探测器到祝融号之前，一共有16次火星着陆任务成功进入了火星大气层，但只有9次任务成功着陆并顺利开展探测工作——近一半的失败率让这颗红色星球至今还保有“探测器坟场”的称号。

值得一提的是，这9次任务全部都是NASA的，而其他国家最接近成功的一次，是苏联的火星3号。

1971年，NASA的水手9号，苏联的火星2号、3号相继抵达火星。水手9号只有环绕器没有着陆计划，火星2号和3号都携带了着陆器和火星车。那一年，苏联距离首次完成“绕、着、巡”三大任务只有一步之遥。然而，它们好巧不巧碰上了火星全球性的沙尘暴，整个火星表面一片模糊。

两眼一抹黑被草草扔下的火星2号着陆器直接着陆失败，火星3号着陆器虽然成功着陆，但仅20秒后就迅速失联，连拍摄的第一张照片都没能传全乎，火星3号着陆器的火星车是否成功释放，自然也就无从知道了。

严格来说，苏联的火星3号勉强算是第一个成功软着陆火星表面的探测器，只是没能顺利开展探测工作。给它算0.5次，还算合理吧。

欧空局也在21世纪里挑战了两次火星着陆，但均告失败。一次是2003年的火星快车号环绕器携带的着陆器小猎犬2号，着陆后失联了；另一次是2016年的痕量气体轨道器（TGO）携带的着陆器斯基亚帕雷利号，因为打开降落伞之后的软件故障着陆失败。不过幸运的是，两艘环绕器都非常健康，一直工作至今，获取了许多珍贵的火星探测数据（详见： 这一次，我们在火星找到了冰下湖？）。

很难说这两次着陆失败完全是运气不好，因为欧空局的下一个火星着陆任务ExoMars 2022（与俄宇航合作）也因为降落伞测试失败，错过了2020发射窗口（详见： 两年之后又两年，欧空局ExoMars宣布退出2020火星赛季）。至少从目前看来，欧空局和俄宇航对着陆火星依然有关键技术需要攻关。

挑战“恐怖八分钟”

着陆火星这短短的几分钟，也常常被称为“恐怖七分钟”甚至“死亡七分钟”。

不过，这个“七分钟”其实是那些抵达火星后直接着陆的探测器所需的时间，因为这些探测器在进入火星大气层时初速度更大，着陆过程所需的时间自然会短一些。例如洞察号着陆器，进入火星大气层时速度约为5.5 km/s，整个着陆过程花了6分45秒。

而天问一号这样先刹车入轨再择机分离着陆的探测器，着陆时间会比7分钟更长。因为这些探测器在入轨的时候已经减过速，所以进入大气层时的初速度会低不少。典型的例子是NASA的海盗号任务，也是先进入环火星轨道，对着陆区进行了一个多月的考察之后，才择机释放的着陆器。在这种情况下，海盗号着陆器进入火星大气层的速度是4.6 km/s，比洞察号低了16%。这段着陆过程花了大约10分钟 [4]。

按目前公布的时序来看，天问一号整个着陆过程经历六个阶段，从第二阶段直至着陆大约需要8-9分钟：

1）着陆准备段：环绕器调整姿态和轨道，与装着着陆巡视组合体的气动外罩分离；

2）气动减速段：气动外罩以4.8 km/s的速度和合适的角度进入大气层，利用大气摩擦减速到460 m/s；

3）伞系减速段：在约11公里高度处打开降落伞，利用降落伞进一步减速到约95 m/s。这一阶段内还会完成抛掉底部的隔热盾，打开着陆平台的着陆腿，抛掉背罩和降落伞等操作；

4）动力减速段：利用着陆平台底部的7500N发动机点火产生的反冲力，将速度进一步降到约1.5 m/s；

5）悬停避障段：在距离火星表面100米高度处将速度减到0，达到相对于表面静止的悬停状态，在这个状态下调整水平位置，避开脚下的障碍物；

6）缓冲着陆段：依靠着陆腿缓冲，着陆平台稳稳地落在火星表面。

后三个阶段和嫦娥三号、四号着陆的过程是相似的。（详见： 着陆成功！嫦娥四号将代表人类首次实地探测月球背面！）

这是天问一号的“恐怖八分钟”▼

天问一号的成功着陆，是我国航天史上新的里程碑，标志着我国已经掌握了安全着陆火星的一系列复杂技术，也意味着我国“后发先至”，在两度挑战火星着陆失败的欧空局之前完成了火星着陆，成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家/组织。

不过别着急，现在还只是天问一号的着陆平台踏上了火星。等再过几天，祝融号从着陆平台上驶下，用自己的车轮触碰火星表面，开展巡视工作之后，这个纪录还能再次刷新：我国将有望超越苏联，成为继美国之后世界第二个成功着陆火星并顺利开展探测工作的国家/组织。

祝融号带了啥好东西？

火星车共携带了6种科学仪器：导航与地形相机（NaTeCam）、多光谱相机（MSCam）、火星表面成分探测仪（MarSCoDe）、火星车磁强计（RoMAG）、次表层雷达（RoPeR）和火星气象站（MCS）。注意，这里说的都是“科学”仪器，事实上探测器还会携带诸多工程仪器，例如避障相机、监视相机、惯导装置等等。

其中，一对导航与地形相机位于火星车桅杆顶端，是火星车的“双眼”，可以拍摄立体影像，负责帮助火星车导航和探测火星车沿途的地形地貌。

多光谱相机和表面成分探测仪负责探测和分析火星表面的岩石类型、矿物成分。

好奇号和毅力号火星车各有一个炫酷的“激光炮”——它们的化学相机（ChemCam）和超级相机（SuperCam）使用了一种叫做激光诱导击穿光谱（LIBS）的技术。祝融号这次的表面成分探测仪也用了这项技术：通过向目标物发射高能激光脉冲，探测烧蚀激发出的等离子体冷却过程中的的特征光谱，进而远程探测出目标物的化学成分。

祝融号火星车携带了2个磁强计，分别位于桅杆的顶端和底端，负责探测火星表面的磁场强度。火星没有地球、水星那样内部自发的偶极磁场，但火星的壳层还有一些剩磁。祝融号的探测结果既能帮助我们了解火星壳层剩磁的信息，也能与天问一号环绕器携带的磁强计探测结果相结合，帮助我们了解太阳风与火星高层大气/电离层的相互作用。这也将是首个火星表面可移动的磁场探测仪器。

次表层雷达（RoPeR）通过主动发射和接收电磁波信号来探测火星车沿途地下的浅表层结构，例如风化层厚度、地下浅层结构、水冰分布等。

次表层雷达主要原理是不同物质的介电常数（可以简单理解为让电磁波衰减的能力）不同，因此探测器收到的从不同物质分界面反射回来的电磁波的时间和强度就会不同。那么反过来，通过测量到的雷达接收时间和反射强度，就可以反推这些雷达信号穿过了哪些不同的物质，每层物质有多厚。

与嫦娥三号、四号的测月雷达相似，祝融号也搭载了2个不同频率的次表层雷达，高频雷达探测浅部，低频雷达探测深部，这样可以兼顾探测深度和探测分辨率。（详见： 兔二醒来，两器互拍！真正的探险才刚刚开始！）

除了祝融号，天问一号的环绕器、NASA的毅力号火星车本次也携带了次表层雷达。综合分析多个雷达的探测数据，可以帮助我们了解火星上不同区域、不同深度的次表层结构。

火星气象站（MCS）可以通过长期观测火星车附近的气温、气压、风速、风向等气象参数，为我们了解火星的气象状况，追溯火星的气候变化历史积累数据。

火星气象站是火星着陆任务的常备组件，如今正在火星表面工作的好奇号火星车、洞察号着陆器、毅力号火星车都在长期记录和播报着所在地的气象数据。接下来祝融号的加入，会让火星气象网新增一个移动站点（说不定就叫“祝融站”呢~）

火星车计划开展约90个火星日的巡视探测，在此期间，环绕器会停留在通讯中继轨道（近火点265公里、远火点12500公里，周期约8个小时）[7]，为火星车和地球传递信息和数据。

之后，环绕器会降轨至科学探测轨道（近火点265公里、远火点12000公里），计划在这个轨道上对火星全球展开1个火星年（约2个地球年）的近距离遥感探测 [7]，同时可以兼顾火星车的数据通讯。
不过，眼下我们将迎来的下一个激动的时刻，是火星车从着陆平台上缓缓滑下，用自己的车轮真正踏上火星的红色土地。

让我们再耐心等待几天吧~

对了插播一下，我的新书《向太空进发·星球探测系列》打磨3年终于上线了，三本分别关于天问一号、嫦娥四号和我国接下来的小行星-彗星任务，适合3-100岁孩子的科学绘本～目前某当某东某宝均有售，期待大家的反馈哦～

拓展阅读

我们离火星生命还有多远？

两年之后又两年，欧空局ExoMars宣布退出2020火星赛季

火星探测六十年：一切过往，皆为序章

为了去火星，天问一号做了哪些准备？

发射成功！关于天问一号的疑问和误区都在这里了

NASA毅力号启程奔赴火星，本届火星季圆满落幕

NASA毅力号成功着陆火星！它会在哪里寻找火星生命？

2月到火星，5月才准备着陆，天问一号到底在“墨迹”啥？

致谢

本文感谢Jing Xiao对本文提升所做的帮助~

本文感谢澳门科技发展基金（FDCT 0042/2018/A2）的支持

参考资料

[1] https://www.uahirise.org/hiwish/browse

[2] Wang, H., & Richardson, M. I. (2015). The origin, evolution, and trajectory of large dust storms on Mars during Mars years 24–30 (1999–2011). Icarus, 251, 112-127.

[3] Soviet Mars Images

http://mentallandscape.com/C_CatalogMars.htm

[4] NASA |Viking Press Handbook

https://solarsystem.nasa.gov/missions/viking-1/in-depth/

[5] Wan, W. X., Wang, C., Li, C. L., & Wei, Y. (2020). China’s first mission to Mars. Nature Astronomy, 4(7), 721-721.

[6] 李春来，刘建军，耿言，等. 中国首次火星探测任务科学目标与有效载荷配置[J]. 深空探测学报，2018，5（5）：406-413.

[7] Zou, Y., Zhu, Y., Bai, Y., Wang, L., Jia, Y., Shen, W., ... & Peng, Y. (2021). Scientific objectives and payloads of Tianwen-1, China’s first Mars exploration mission. Advances in Space Research, 67(2), 812-823.

[8] Liang, X., Chen, W., Cao, Z., Wu, F., Lyu, W., Song, Y., ... & Wang, L. (2021). The Navigation and Terrain Cameras on the Tianwen-1 Mars Rover. Space Science Reviews, 217(3), 1-20.

[9] Connerney, J. E. P., Espley, J., Lawton, P., Murphy, S., Odom, J., Oliversen, R., & Sheppard, D. (2015). The MAVEN magnetic field investigation. Space Science Reviews, 195(1), 257-291.

[10] Du, A. M., Zhang, Y., Li, H. Y., Qiao, D. H., Yi, Z., Zhang, T. L., ... & Dai, J. L. (2020). The Chinese Mars ROVER Fluxgate Magnetometers. Space Science Reviews, 216(8), 1-15.

[11] https://mars.nasa.gov/msl/weather/

https://mars.nasa.gov/mars2020/weather/

重大意义之一就是，很难拒绝超级大国的称号了。

自从中美贸易战以来，外媒越来越喜欢用超级大国描述中国，这个我们肯定是不接受的，但是一个发展途上国，能够在在天上同时运行太空站，月球探测器和火星探测器，在地上造量子原型机，超级航母和高速铁路。你让发达国家的脸面往哪搁？

这次着陆成功后，外媒的反应还是比较快的。

更新

韩国KBS电视台报道的评论区（选点赞高的评论）

将中国人带到火星去吧

必须指出火星是中国的一部分

我知道可以忽略中国的东西，但是我们没法靠自己送卫星上天也是事实

（过谦了，你兄弟不是送了光明星上天了嘛）

嫉妒，我们也去火星吧

（先把你的罗老号火箭整好吧）

强大的中国，不得不承认我们干不了

不管怎样，惊人的技术。

朝日新闻的评论区也熟了

这位老哥应该是搞研究的，认识深刻一点。

置身于研究中才会对中国恐怖的成长有实感。但是日本却并没有什么危机感。中国的技术水平已经不是模仿的程度，在一流学术期刊发表的论文，国际许可的技术和引用数已经压倒性的超过日本。自然指数上，中国科学院已经超过哈佛大学和德国，成为第一，日本连前10名都没进。人口大国的天才数量就是这样多。跟资金和政治权利无关，吸收这些人力资源的机制都在运作。整个国家都在向世界各地输送优秀的人力资源。根据有没有钱而决定是否深造的日本，在高等教育系统中处于劣等地位。曾经是接受中国学生的一方，但现在日本没有来自中国的人才。反而，日本向中国输送学生却不为人所知。我们应该有危机感，而不是对有钱人搞优先教育。

不重视工程师和工程师的日本公司，以“你是上班族，你不必付与其他职业相同的薪水”为借口，搞不平等待遇。 结果被中国，韩国和台湾超过，国家实力下降。 有必要改变日本人的管理观念。此外，日本政府没有支付研究工作的费用，但支付了日本科学理事会等地方的费用，这也是错误的。 与全力进行研究和技术创新的中国，韩国台湾之间的差距可能会扩大。

被台湾，韩国超过？不至于，不至于。

中国的技术能力不是天上掉下来的，而是过去几十年在各个领域进行坚实基础投资的结果。 将来，更多的成果会出现。

这个有点意思，亚洲主义？

在过去的180年中，中国一直生病，但是本来就是历史和文化的中心。但是，从长期以来一直处于困境的中国的角度来看，中国正在令人恐怖地发展。中国是历史上的主流国家，对邻国产生了各种各样的影响，本来具有实力。如果今后改善政治，可以追求世界第一。虽然很想与中国相处，但是很难跟现在的中国政府处好关系。

总感觉评论区味道不对劲，有种国人反串的感觉。韩国的评论区就很正常。

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首先来看CNN

下面的评论区总体还是还算友好

比如这位老哥认为任何国家的太空探索活动都是属于全人类的荣耀。

当然了，整货的也不少，比如这位老哥吐槽，评论区歧视太多

也有阴阳怪气的，吐槽“根据国家媒体报道”

也有日本人凑热闹：“我并不佩服，因为中国会宣称火星是他们的固有领土”

美国红脖子嚷嚷：“他们啥时候准备为疫情负责”

我认为这位老哥是比较代表美国普通人的想法：“第二个成功意味着第一个失败，好好跟在我们后面吧”。我并不觉得这有什么侮辱的地方，毕竟美国人在太空探索领域的巨大成绩是无可否认的。但至少他们也承认了我们能够跟上去，放十年前，这简直不可想象。

来看看整活大师BBC

呦吼，头版安排上了，排面！

考虑到任务的难度，这次成功的着陆是个伟大的成就。目前只有美国才是真正的掌握了火星着陆的技术，现在中国成为第二个成功实现火星着陆的国家了。

可以可以，相当给面子。把登陆火星的细节介绍了个遍，还是解释了祝融的含义是中国的火神。可惜没有评论区。

来逛逛RT

不愧是老朋友，头版妥妥的

这是该国第一次独立的火星任务

这是内涵福布斯-土壤那次任务吗？记得当时高中做物理题的时候，经常碰到那次任务。

主持这项任务的是1993年才成立的相当年轻的机构-中国国家航天局。这次火星着陆成功使中国进入太空精英俱乐部。该国也在推进另一个项目：一个永久的太空站。

面对21世纪新一轮太空竞赛，华盛顿也在加快速度，之前因为航天飞机在2011年的退役，NASA被迫搭载俄罗斯联盟号飞船，现在NASA与空X合作，发展出龙飞船，已经执行了数次成功的载人任务。作为Artemis计划的一部分，美国希望在2020年中期实现女性航天员和有色人种航天员在月球上的登陆。

太空竞赛？担不起，担不起。来看评论区

喔噢！8亿人口脱贫，上千公里（不好意思是2万公里）的高速铁路，以包括大多数人负担得起的价格向世界提供现在将近一半的优质商品，只需考虑需要的制造，运输基础设施！双赢的哲学让那些因为五眼组织而陷入贫困的国家有了新的基础设施，电力，教育，资源，制造和商机。月球的背面还有着陆器！同时他们愿意与全世界分享自己的空间站。他们还建设了一架巨大的望远镜（应该是那口大锅），可以观察最初的星系。现在，由三部分组成的火星着陆漫游车全部完成了一次任务，还是一次尝试就完成了！众志成城，不可思议的成就！八个拥有完全专利技术的核电站，年发电能力达520亿千瓦时！迫不及待地想看看他们接下来会实现什么壮举！所以问问自己，您的国家最近为您做了什么？

这个老哥激动的有点语无伦次了，不愧是RT的评论区。

记得当以色列尝试的在月球着陆的时候，结果摔了个稀巴烂。这真是有趣的事。

RT评论区片欢歌笑语，没啥意思。

来看看红脖子大本营，Reddit

嗯，貌似还没啥动静，只有17个评论，虽然少，但是不乏可以出书的评论家

印度人在此，太晚了，中国。莫迪已经让印度着陆在地球上，还摔了个稀巴烂！

哈哈，这是黑莫迪大仙的。

谈到莫迪，不得不来逛逛印度时报

题目没啥特殊的。内容也没啥，按部就班接受了整个任务和难点，没有一点私活，连自己的火星任务都没提，没啥意思。印度正忙着抗疫，没空搭理我们。

再来看看隔壁的日本媒体，炒作了半个月的长5残骸，又能整啥新活

朝日新闻的震惊体：专家震惊：中国火星着陆成功是常识外的成功

读卖：中国无人探测器火星着陆成功，与美国的竞争激化

NHK新闻：继苏联，美国后，中国火星探测器着陆成功。嗯，不亏是中央级别的媒体

读买新闻下的评论最多，已经有了1000多评论，选这个吧。在日国人不少，所以下面有很多国人评论：

“有一说一，确实很厉害，真正了解了中国的科技水平，日本也要努力啊”

这个是回复上面老哥的，应该是个国人：“这8年来，日本渐渐落后了，中国不断的拿出成果，渐渐成长起来。作为第三者看见日本人老是狂吠：中国没有信用，这是捏造的，只想着干坏事，简直就是教科书般的败犬狂吠，不要乱叫，拿出成果说话”搞笑的是居然有300个点赞的。

这个老哥老老实实地称赞后，又语重心长地指导一番：“恭喜火星着陆成功，不愧是科学上的壮举。现在证明了中国确实是正经的发达国家，闹矛盾的时候，再也不能说人家是发展中国家了。作为发达国家，不要用武力威胁他人，在对手的角度考虑，进行对话，这样就不会受到国际上的批评”

这位老哥在忧虑未来：“这样的技术，现在看来好像没啥用，以后可能派上用场，正是理解了这点，中国和美国才会不断投入力量。以后，也许制霸宇宙的国家也能制霸全球”

这位老哥在追忆往昔的很有精神的老大哥：“以前的日本人，为了不失败，不断奋斗，所以明治维新和战后复兴才能成功，现在的日本人，只会抱怨，所以日本只能停滞了”

最后带逛韩国日报吧。

上了头版，但是，我不懂韩语。翻译软件搞起来：

中国的探索漫游者登陆火星，在美国和俄罗斯排名第三。

嗯，题目没啥，内容也没啥。

来个总结，因为新闻还是比较新的，各国的反应有快有慢，等发酵一段时间再看吧。

最后是我在NHK推文下面恶臭不堪的评论区的回复，可惜没人理我。

现在这个时刻，地球轨道上天和空间站在飞行，月球背面有玉兔探测器在巡航，火星上祝融着陆器在着陆。虽然中国绝不是发达国家，但是我们绝不放弃星辰大海。

帖前导引：本帖内容为：

为什么还看不到照片？火星海拔怎么定义？为什么着陆时天问一号是钝头体？什么是霍曼过渡？落火点会如何命名？文末有值得一看的论文

最新消息:

祝融号已经驶离着陆器平台，踏上火星表面，准备大展拳脚了

大图来了（均来自微博）

现在有分析，有数据，有图，还有酸中国航天不行的，那就是纯杠，让子弹多飞一会，中国航天绝不让人失望，牛逼！！！！！！

祝融号已经成功着陆火星表面乌托邦平原预选着陆区，后续报道跟进中，中国航天牛逼！！！

祝融号首选着陆点110.318°E 24.748°N，实际着陆点109.7°E，25.1°N，落点偏西约37公里，偏北约21公里，除了说牛逼也说不出来别的了，后续还会有自拍官宣，中国航天，我们的征途是星辰大海，牛逼!！！！！

央视直播专题报道了，成功那一刻现场所有科研人员鼓掌真的牛，大佬们太强了，科研人员牛逼！！！大红屏得传一个，截图的，不知道这样让不让传，侵权就删除

纵观人类探索火星的整个历史，火星对美国较为友好，是前苏联的噩梦，而中国一次就完成了捕获，环绕探测，着陆外加巡视探测，这种史诗级难度的任务一次成功直接在航天史上刻了一笔，除了超强技术积累的意义之外，中国科研能力的展现真的很重要，钱老说过，外国人能做的事，中国人怎么就做不成，封锁我们，哼，那就给封锁者点颜色瞧瞧，中国人的血性是刻在骨子里的，这次着实扬眉吐气！！

为什么还看不到照片？

天问一号飞了200多天，设备的状态可能还需要调试，日火距离远，光靠祝融号自己传输，传输速度可能跟限速的百度网盘似的，而且也传输不了大的文件，只能是一些系统参数，这时就需要天问一号的轨道器作为中继通信，但是轨道器在绕火星转，所以得飞到祝融号头上才能中继信息，不像探月那样我们可以在拉格朗日点放中继星，火星太远了，此外，火星环境复杂，最低气温-140摄氏度，平均温度零下60左右，还会有龙卷风沙尘暴之类的恶劣天气，运气不好碰到了火星车会关机保护，所以照片还得等等官方发布。

下面的话引用自微博博主@PhiLeafSpace:

祝融号火星车设计了超高频(UHF)、X频段两种不同频率的数传链路。UHF链路作为主用数传链路，实现对环绕器的数据传输，数据率适中，但传输距离有限，只有当环绕器处于近火弧段时才能进行数传。出于简单方便考虑，UHF天线通常设计为固定天线，没有自主指向控制需求。

X频段链路采用可转动式定向天线，可以实现直接对地传输，但数据率太低，难以满足图像数据传输需求，通常用于应急状态；也可以实现对环绕器的数传，数据率相对较高，但存在天线指向控制需求，当环绕器位于近火弧段时，由于其方位角和高度角快速变化，对火星车定向天线提出了更高的指向控制要求。

根据这两种频段的特性，祝融号设计了两种通信数传机制：一是X频段直接对地通信，二是器间通信（UHF为主，X频段为辅）。

1.X频段直接对地通信：持续时间长，但数传速率极低，仅为16bps，故主要用于传输工程遥测数据以供判断火星车状态，传输图像啥的是不可能的

2.器间通信(UHF为主，X频段为辅)：持续时间短，但数传速率较高，主要用于传输图像及科学探测数据。环绕器在中继通信轨道运行期间，祝融号每一个火星日(sol)可与处在近火弧段的环绕器进行一次器间UHF双向通信，每次约8～10min，平均数传速率约38kbps，平均数传量20Mbit；受供电约束影响，每3sol才能与处在远火弧段的环绕器进行一次器间X频段通信（单向，只可发送），每次约25min，数传速率约32kbps，数传量约50Mbit。

引用完毕，大家感兴趣可以去看原博主微博啊。

叶培建院士的ppt也展示了这一点（图源微博）

微博上有航天大佬持续在跟踪天问一号的状态，别急，照片快来了

天问一号轨道器已经确认变轨成功进入中继轨道，周期8.2 h, 远点高度 15970 km, 近点高度261km. ​​​这个轨道每3圈在近点过祝融着陆区一次。 ​​​现在别急，确定火星车状态比什么都重要，有了通讯链路照片视频都会有的，先干正事。

建立链路以后，环绕器的中继威力就会显现，地球日一天绕火星3圈，经过着陆区火空时，祝融火星车就会和环绕器建立通讯链路（UHF或X波段），上传给环绕器20Mbit(2.5MB）或50Mbit(6.25MbpB）的数据，环绕器择机回传地球。

美国进行的火星探测活动有22次了，它们成功登陆火星的探测器有：海盗1号，海盗2号，探路者号，勇气号，机遇号，凤凰号，好奇号，以及最新的毅力号，可能不全，欢迎大佬在讨论区指出，中国航天才第一次，所以不要老和别人比。

相信多来几回，中国航天会做的更好

下面是轨道的gmat图（图源微博）

火星海拔如何定义？

地球表面有海洋，根据流体力学的知识，这是一个天然的等位面，所以我们就用海拔来描述地球的高程。

火星上没有海，也就意味着没有天然的等位面起点，即使通过理论计算给出物理意义上的火星正高，实际使用效果不好， 既然如此，等位面也不好获取，那么就是要去找一个参考面，每个绝对高程点减掉这个参考面就可以得到海拔，一般来说体积较大的天体的高程都是以参考椭球面为基准的椭球高，椭球也不方便，干脆就用球面，参考半径会和重力场球谐模型（这个公式太复杂，就不写了）的参考半径一致，像火星就是3396km，这样就能得到火星的高程情况如下图。

在看着陆cg的时候，我们发现着陆器的样子是个钝头体，同时大家熟悉航天的也知道载人返回舱，嫦娥五号的返回舱都是，长下图这样：

那么为什么要设计成钝头体呢？就不能是别的吗？

这是因为航天器在返回时，包括进入火星大气时，速度将达到超音速，这个时候大气中的扰动来不及传到物体的前面去，结果前面的气体受到运动物体突跃式的压缩，形成集中的强扰动，会出现一个压缩过程的界面，即激波。激波就其形状来分有正激波、斜激波、离体激波、圆锥激波等等，那我们需要什么？答案是离体激波中的弓形激波。

离体激波得中间很大一部分十分接近于正激波，波后压强会很高，相应的物体的收到较大波阻，这正好满足航天器着陆时减速的要求，同时由于高速，巨大的动能得想办法降下来，那么迅速变为热能并迅速把热散出去就是一个好办法，但是高热料对材料要求很高，怎么办，用烧蚀材料，离体激波在众多激波中能消耗更多的动能，钝头体上涂上烧蚀材料，一举两得。

看下图这张钝头体周围的流场，显然热量更多地被传向空气，这样降落时屁股朝后就能有效减速。

之后还没完，火星大气着实太稀薄，后续的开降落伞也面对着喘振（呼吸）等现象，可以说减速这一步对于着陆很重要，同时由于选在乌托邦平原上的落点海拔是-4km，因此更多的时间减速也很关键。

从头开始捋，在整个天问任务的过程中，我们听到最多的就是霍曼转移轨道了，它到底是何方神圣，作为最省燃料的变轨方案，大家只是介绍它的特性，在这里给出它的数学描述：

根据两体运动方程，我们可以得到轨道方程为： \\r=\frac{h^2/\mu}{1+ecos\theta}=\frac{p}{1+ecos\theta}

两体运动方程的推导可以来看我这篇回答：

在这里我们先省略推导，直接给出中心引力场中圆锥曲线运动能量方程的一般形式：

\\\frac{v^2}{2}-\frac{\mu}{r}=-\frac{\mu}{2a}

式中 \mu 为引力常数， v 为轨道上的速度，r为近心点高度，a为远心点高度。

那么为了推导霍曼(Hohmann)过渡，我们先来介绍一下圆轨道和椭圆轨道的一些特性：

那么e=0，也就是圆轨道的时候， r=\frac{h^2}{\mu}=p=a=const ,圆轨道的轨道参数p和a都等于轨道半径r，h为动量矩，那么航天器绕圆轨道的速度就为： v=\sqrt{\frac{\mu}{r}} ，这里代入地球半径和地球的引力常数就可以得到我们熟悉的第一宇宙速度。

当 0<e<1 时，轨道就是椭圆轨道，根据能量方程就有： v=\sqrt{\frac{2\mu}{r}-\frac{\mu}{a}} ，那么在远心点和近心点就有最大速度 v_p 和最小速度 v_a ,即：

\\v_p=\sqrt{\mu(\frac{2}{r_p}-\frac{1}{a})}=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}(1+e)}=\sqrt{\frac{\mu}{a}\frac{1+e}{1-e}}=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}\frac{2r_a}{r_a+r_p}}>\sqrt{\frac{\mu}{r_p}}

\\v_a=\sqrt{\mu(\frac{2}{r_a}-\frac{1}{a})}=\sqrt{\frac{\mu}{r_a}(1+e)}=\sqrt{\frac{\mu}{a}\frac{1-e}{1+e}}=\sqrt{\frac{\mu}{r_a}\frac{2r_p}{r_a+r_p}}<\sqrt{\frac{\mu}{r_a}}

做完了准备工作，我们来看，在同一轨道平面中，两不相交轨道之间的过渡，由于新旧轨道不相交，因此轨道过渡需要用一个以上的速度脉冲来实现，对于两个圆轨道之间的过渡最为简单，因为霍曼(Hohmann)提出了这种过渡的最佳方案，所以同平面两圆轨道间能量最佳的过渡就被称为霍曼(Hohmann)过渡。

如图，霍曼(Hohmann)过渡轨道是一条外切与小圆轨道，内切与大圆轨道的椭圆轨道，过渡轨道的参数为： a=\frac{r_a+r_p}{2} , e=\frac{r_a-r_p}{r_a+r_p}

\\v_p=\sqrt{\mu(\frac{2}{r_p}-\frac{1}{a})}=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}(1+e)}=\sqrt{\frac{\mu}{a}\frac{1+e}{1-e}}=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}\frac{2r_a}{r_a+r_p}}>\sqrt{\frac{\mu}{r_p}}=v_1

\\v_a=\sqrt{\mu(\frac{2}{r_a}-\frac{1}{a})}=\sqrt{\frac{\mu}{r_a}(1+e)}=\sqrt{\frac{\mu}{a}\frac{1-e}{1+e}}=\sqrt{\frac{\mu}{r_a}\frac{2r_p}{r_a+r_p}}<\sqrt{\frac{\mu}{r_a}}=v_2

v_1,v_2 分别为航天器在 r_p,r_a 圆轨道上的速度，那么机动的两个脉冲大小为：

\\\Delta v_1=v_p-v_1=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}\frac{2r_a}{r_a+r_p}}-\sqrt{\frac{\mu}{r_p}}

\\\Delta v_2=v_2-v_a=\sqrt{\frac{\mu}{r_a}\frac{2r_p}{r_a+r_p}}-\sqrt{\frac{\mu}{r_a}}

那么总速度增量为：

\\\Delta v_T= \Delta v_1+\Delta v_2=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}}\left [\sqrt{\frac{2r_a}{r_a+r_p}}(1-\frac{r_p}{r_a})+\sqrt{\frac{r_p}{r_a}-1} \right]

那么凭什么说霍曼(Hohmann)过渡的总能量是两圆轨道最小呢？来证明一下：

现在条件和上面一样，设椭圆过渡轨道与小圆轨道交于b点，从小圆轨道变为椭圆轨道所需要的速度脉冲为 \Delta v_1^* 并不与小圆轨道相切，那么过渡椭圆轨道在b点的速度分量就分为径向分量 v_r 和横向分量 v_\theta ，那么根据几何关系就有：

\\{\Delta v_1^*}^2= v_r^2+(v_\theta-v_p)^2

其中， v_\theta=h/r_p , v_p=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}} ,代入上式：

\\{\Delta v_1^*}^2= v_r^2+(\frac{h}{r_p}-\sqrt{\frac{\mu}{r_p}})^2

在椭圆轨道a，b两点上应该满足能量方程，两体系统仅有保守力做功，能量守恒，就有：

\\ \frac{1}{2}（v_r^2+\frac{h^2}{r_p^2})-\frac{\mu}{r_p}=\frac{h^2}{2r_a^2}-\frac{\mu}{r_a}

整理：

\\h^2=\frac{r_a^2r_p^2}{r_a^2-r_p^2}(2\mu\frac{r_a-r_p}{r_ar_p}-v_r^2)

h^2\geq0 ,显然有：

\\v_r\leq \sqrt{2\mu\frac{r_a-r_p}{r_ar_p}}=v_{rmax}

将 h^2 的表达式代入 {\Delta v_1^*}^2 式中，得到：

\\{\Delta v_1^*}^2= v_r^2+\frac{r_a}{\sqrt{r_a^2-r_p^2}}(\sqrt{2\mu\frac{r_a-r_p}{r_ar_p}-v_r^2}-\sqrt{\frac{\mu}{r_p}})^2

上式对 v_r 求导，并令导数为0，就可以得到 \Delta v_1^* 的最小值，即：

\\({\Delta v_1^*}^2)_{min}=(\sqrt{\frac{\mu}{r_p}\frac{2r_a}{r_a+r_p}}-\sqrt{\frac{\mu}{r_p}})^2

很明显，这与 \Delta v_1=v_p-v_1=\sqrt{\frac{\mu}{r_p}\frac{2r_a}{r_a+r_p}}-\sqrt{\frac{\mu}{r_p}} 结果一致，霍曼(Hohmann)过渡所花的能量最小。

同理可以去证明 \Delta v_2 ，那么霍曼(Hohmann)过渡就是两圆轨道间以两脉冲进行过渡能量最省的方法。当然如果速度脉冲允许使用两次以上，结论就会有所变化。

对于同轴向的椭圆轨道之间的过渡，其实也可以用类似的方法，有了上面的基础就很好推导了。

霍曼过渡的推导我也整理成了文章，感兴趣可以在这里取：

落火已经成功，落火点的命名会怎样呢？就像嫦娥三号的落月点称为广寒宫，嫦娥四号被称为天河一样，中国航天人的浪漫也将在火星留下一笔。

祝融号已经着陆成功，怎么着陆的呢？

降落条件符合时，飞控会向天问一号发登陆指令，之后天问一号调整姿态，着陆器部分将进入火星大气层。火星大气层就是对于着陆影响很大的条件了，与着陆月球不同，火星稀薄的大气就需要流体力学解算，这个就依赖于对火星的了解。速度降低90%后将打开减速伞，减速伞的设计也是因为有稀薄的大气，在到达距离火星表面约100米左右的高度时会抛掉减速伞，着陆器上携带的大型反推发动机启动，开始进一步减速，并且寻找地面上的最佳降落地点，地点不适合，嫦娥三四号的传统艺能，悬停避障，会选择在最平坦的地面上降落，降落之后反推发动机关闭，着陆器自检，太阳能帆板展开（光翼展开），假设一切正常，半小时后，祝融号将迈出火星第一步。

总设计师张荣桥老先生在发射成功后激动落泪的视频戳到我了，一头白发，一袭蓝衣，一双老布鞋，在办住一体化的办公室里，不知道有多少个艰苦奋斗的夜晚，转身出门，背上国家航天局让人肃然起敬。这个背影，真的戳人。科学家们就像那漫天的星辰，默默发光，致敬英雄！！！

关注技术可以看看这些论文：

天问一号着陆器EDL过程论文：

[1]　陈正. 火星EDL动力学建模与制导控制方法研究[D].哈尔滨工业大学,2020.

祝融号的图像存储及传输方式：

[2]　徐勇,贾阳,郭坚,等.火星车图像压缩存储系统与关键算法设计[J].深空探测学报(中英文),2020,7(05):458-465.

​祝融号上的标定板文献：

[3]　张宝明,等. 中国首次火星探测任务火星车有效载荷定标试验[J].深空探测学报(中英文),2020,7(05):481-488.

[4]　蔡婷妮,等. 火星车载激光诱导击穿光谱仪(MarsCoDe)在轨定标样品选取研究[J].光谱学与光谱分析,2019,39(05):1623-1629.

祝融号的移动系统：

[5]　郑军强. 六轮摇臂式火星车轮-步复合移动系统及蠕动爬行策略研究[D].哈尔滨工业大学,2019.

[6]杨怀广. 面向多运动工况的主动悬架火星车建模及仿真技术研究[D].哈尔滨工业大学,2020.

天问一号任务基本情况：

[7]　耿言，周继时，李莎，等. 我国首次火星探测任务[J]. 深空探测学报，2018，5（5）：399-405.

[8]　吴伟仁, 李海涛, 李赞, 等. 中国深空测控网现状与展望. 中国科学: 信息科学, 2020, 50: 87–108, doi: 10.1360/ SSI-2019-0242

[9]　Ye P J, Sun Z Z, Rao W, et al. Mission overview and key technologies of the first Mars probe of China. Sci China Tech Sci, 2017, 60: 649–557, doi: 10.1007/s11431-016-9035-5

[10]　Wan, W. X., Wang, C., Li, C. L., & Wei, Y. (2020). China’s first mission to Mars. Nature Astronomy, 4(7), 721-721.​

2021.5.15 8:48 a.m 更新：

官宣，实锤。

一次性实现对火星的绕落巡，空前，也有可能绝后；

恭喜，

中国航天深空探测一战成名，就此封神。

这次的祝融号的成功，代表着：

• 继美国、前苏联之后，全世界第三个成功实现火星软着陆的国家。
• 继美国之后，全世界第二个成功将无人探测车（巡视器）送上火星地表进行漫游考察的国家。
• 全世界第一个探测火星任务中一次性就成功实现完成绕、落、巡三大步骤流程的国家。

什么？你跟我说十年前的“萤火一号”？那不好意思哈，俄罗斯火箭的问题的锅可由不得我鳖来背(理直气壮. jpg)

后续再慢慢补充……

PS：到目前为止，全人类历次探索火星的任务成功率不足50%，而类似于我国这次挑战的一次性实现绕、落、巡的尝试更是空前(也可能绝后)。所以，放平心态，成功血赚，失败不亏。

先预祝明天早晨七点半醒来听到着陆成功的捷报

深夜更新：现在是北京时间凌晨四点多，YouTube上的一个专门对天问一号的无线电状态进行接收与监控的直播频道里头的曲线已显示出祝融号火星车及其着陆平台已与轨道器完成分离，正在坠入火星大气层的过程中，而完成了与着陆器的分离任务的轨道器正在升轨以回归到绕火轨道中。

附：祝融号登陆火星EDL的流程步骤概述

全过程中，着陆器需要按照预定程序执行一系列动作指令，包括轨道器分离、消旋、开配平翼、开伞、抛大底、抛背罩、动力减速、悬停成像、避障机动和缓速下降等指令，这些动作指令使着陆器的结构、质量特性等不断发生变化，导致着陆器动力学模型十分复杂，共经历6个不同动力学状态：
1.着陆器六自由度动力学
2.伞-舱耦合动力学
3.伞-舱-大底多体动力学
4.伞-舱耦合动力学/大底单体动力学
5.伞-舱-背罩耦合多体动力学
6.伞-背罩耦合动力学/着陆器单刚体动力学

祝融号首选着陆点：110.318E, 24.748N

在进行科学与工程的权衡之后，本着工程实现风险低、科学探测价值高的原则，祝融号首选着陆点位于火星乌托邦平原南端，属于赫斯伯利亚纪晚期的低地单元（东经110.318度，北纬24.748度）。备选地点位于乌托邦平原东南部，位于埃律西昂火山岩浆流地带，接近埃律西昂火山岩浆流入乌托邦平原的入口。（中国航天报）

美、苏、欧历届火星软着陆探测器的具体着陆点分布示意图：

Twitter上网友制作出的美、苏(俄)、欧、日、印往届火星探测器(含轨道环绕器与软着陆探测器)的所有成功与失败的结局状态合集统计图(截止至2019年)：

可以看得出来苏俄确实“天生克火”.jpg(前百度贴吧二战吧暨知乎军圈&航天圈的知名毛粉+美黑+鳖黑大手子 @骑士王的刚毅 应该会对此图感到十分震怒)

祝融号火星车上搭载的有效载荷(科学探测装置)统计表：

可以看得出来的是这辆不大不小的240kg质量的祝融号火星车，在将来会为中国航天暨全人类贡献出火星地表上那由光学&光谱探测所带来的土壤成分&元素种类、火星地表的磁场的各项数据、以及火星表面气象的温度&气压&风速&风向&声音等重要资料，进一步加深我们对于这颗红色近邻的理解。

着陆并踏上火星表面，这是祝融号探测车的小小的一步，更是中国航天迈向深空的星辰大海的一大步；

同时也与作为前辈的火星旅居者号&勇气号&机遇号&好奇号&毅力号一样，

这些都更是我们人类———这个诞生于太阳系地球的渺小种族与文明，迈向『跨行星物种』的征程的出发号角与启航时分。

分享单曲——银临《玫瑰与泪》

世界都在等着这一刻！

期待着，期待着，这一天终于来了。

据国家航天局官网消息，中国首次火星探测任务天问一号探测器自2020年7月23日发射以来，各系统工作正常。15日凌晨1时许，天问一号探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于预选着陆区。

让老司机格外激动的是，随着天问一号探测器在火星软着陆成功，中国将成为世界第三个登陆火星的国家，同时也打破美国对“火星登陆”技术的垄断。

在当前西方媒体炒作“中国航天威胁”的背景下，此举意义重大。

或许有人问，中国不是第三个登陆火星吗？那此前应该还有两个国家呀，为什么说是美国垄断了火星登陆技术呢？

世界第一个成功降落在火星的探测器是苏联的“火星3号”。1971年12月2日，它使用最传统的减速伞+缓冲火箭的组合，让登陆器实现在火星表面的软着陆。但据说由于火星风暴的影响，它落地后只工作了20秒就与地球失去联系。此后苏联发射的火星探测器再也没能成功登陆火星，因此多年来外界一直质疑 “火星3号”的登陆是否真的算成功？或者说它的着陆程序设置，包括减速伞的效果、缓冲火箭的工作时间等是否真的有用？

因此在登陆火星领域，通过反复实践证明技术可行的，目前还只有美国。而且根据不同探测器的要求，美国还发展出多种登陆模式。例如对于“火星探路者”“勇气”号和“机遇”号等重量小的火星探测器，普遍采用降落伞＋气囊弹跳方式着陆；“海盗”号、“凤凰”号和“洞察”号等重量较大、着陆精度要求高的探测器，采用降落伞＋缓冲发动机反推＋着陆腿方式着陆；美国近年发射的“好奇”号和“毅力”号火星车，则选择了更先进的降落伞＋缓冲发动机反推＋空中起重机降落模式。

众所周知，由于地球与火星距离遥远，当探测器在火星降落期间，地球指挥人员根本没办法对探测器下达指令，整个降落过程都只能靠探测器自主完成。而火星大气的存在，让探测器在火星表面降落时面临的环境比月球更复杂，约7分钟的降落过程需要准确操作上百个步骤，任何疏漏都可能导致任务失败。因此即便有过多次成功经历，美国航空航天局仍将此称为“恐怖七分钟”。

那么为什么老司机要说，中国天问一号成功降落火星，是打破美国的技术垄断呢？其实原因很简单：目前对于火星降落过程中所涉及的诸多技术参数，例如准确的火星大气成分、气象条件、着陆区环境等一手资料，都掌握在美国人手里。缺乏这些数据，减速伞应该多大、缓冲火箭需要工作多少时间、隔热罩应该多厚等探测器的技术参数都会大受影响，其他国家登陆火星的难度可想而知。

何况美国禁止与中国在航天领域展开交流，想获得这些关键数据根本就是不可能完成的任务。据老司机了解，正是因为缺乏火星的一手数据，天问一号抵达火星轨道后，并没有像美国“毅力”号探测器那样直接着陆，而是花费了200多天环绕火星，对火星环境进行广泛勘测后，才确定了着陆时机。

天问一号能成功着陆火星，这不仅是中国航天取得的巨大成就，同时也为国际航天界的火星探测提供了一个更广阔的合作平台。与美国航天越发政治化的趋势不同，中国国家航天局多次表示，愿与各国航天机构、空间科学研究实体及国外空间科学爱好者携手，在后续重大航天工程任务中加强合作，共同推进航天事业发展。

来源：枢密院十号

太痛苦了，真的，太痛苦了。

你知道么？昨天这群人还在说，15日到18日降落，没事，大家安心去睡吧。

结果第二天，Duang，醒来，就已经降落了。

这简直就是……

太过分了，好歹让我心情激动的刷新一下消息，等待一下进展什么的。

结果你告诉我说，一觉醒来，就降落了？

这实在是太过分，太……

棒了！！！

终于啊，终于，我们终于踏足在了火星之上了。

这不仅仅是一场胜利，更是一场技术验证的跨越。

因为这一次的成功降落，将会给我们带来前所未有的经验和知识，和那些只能通过别人二手得来的东西不同，这一次，将是全新的体验。

所以，不去管那些政治因素，单纯以技术和科研考虑，这都将是一次伟大的胜利。

啊，我已经迫不及待看到我们能得出那些科研成果了。

（技术进步论者狂喜！）