5月15日7時(shí)18分，一個(gè)會(huì)被歷史銘記的時(shí)刻，紅色火星上首次有了中國印跡。

“天問一號(hào)”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。

當(dāng)天凌晨1時(shí)許，“天問一號(hào)”探測(cè)器在停泊軌道實(shí)施降軌，機(jī)動(dòng)至火星進(jìn)入軌道。4時(shí)許，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)。兩器分離約30分鐘后，環(huán)繞器進(jìn)行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。后續(xù)，“祝融號(hào)”火星車將依次開展對(duì)著陸點(diǎn)全局成像、自檢、駛離著陸平臺(tái)并開展巡視探測(cè)。

“恐怖9分鐘”的考驗(yàn)

自2020年7月23日成功發(fā)射以來，“天問一號(hào)”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，于2021年2月10日成功實(shí)施火星捕獲，進(jìn)入大橢圓環(huán)火軌道，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星。2月24日，“天問一號(hào)”探測(cè)器成功實(shí)施第三次近火制動(dòng)，進(jìn)入周期為2個(gè)火星日的火星停泊軌道后，對(duì)火星開展全球遙感探測(cè)，并對(duì)預(yù)選著陸區(qū)進(jìn)行詳查，探測(cè)分析地形地貌、沙塵天氣等，為著陸火星做準(zhǔn)備。

著陸火星是此次火星之旅的最大挑戰(zhàn)，其難度被形容為相當(dāng)于從巴黎打一個(gè)高爾夫球，正好落到東京的洞里。因此，這個(gè)過程被稱為最為兇險(xiǎn)、最為驚心動(dòng)魄的“恐怖9分鐘”。目前，人類火星探測(cè)任務(wù)成功率僅有五成左右，大部分都折戟在“進(jìn)入/下降/著陸（簡稱EDL）”這一階段。

“火星探測(cè)最大的難點(diǎn)就是EDL，這個(gè)過程需要融合氣動(dòng)外形、降落傘、發(fā)動(dòng)機(jī)、多級(jí)減速和著陸反沖等多項(xiàng)技術(shù)才能實(shí)施軟著陸。每個(gè)環(huán)節(jié)都必須確保精準(zhǔn)無誤，差一秒都可能造成整個(gè)任務(wù)的失敗。”航天科技集團(tuán)五院“天問一號(hào)”探測(cè)器總設(shè)計(jì)師孫澤洲說。

雖然此前我國已有月表著陸經(jīng)驗(yàn)，但是此次“天問一號(hào)”火星軟著陸任務(wù)更加艱難。一方面，火星表面存在大氣（火星大氣的密度是地球大氣的1%左右），因此火星比月球表面有更復(fù)雜的環(huán)境；另一方面火星離地球距離更加遙遠(yuǎn)，通信時(shí)延達(dá)到20分鐘左右，因此整個(gè)著陸過程相距遙遠(yuǎn)的地表來不及做任何處置，只能靠“天問一號(hào)”自主完成。

航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部火星巡視器總體主任設(shè)計(jì)師陳百超表示：“我國是首次實(shí)施火星探測(cè)任務(wù)，對(duì)火星的環(huán)境，特別是大氣，類似這些參數(shù)，我們沒有一手?jǐn)?shù)據(jù)。所以相當(dāng)于我們到了一個(gè)完全未知的環(huán)境，這種難度可想而知。”

整個(gè)過程中，“天問一號(hào)”在9分鐘內(nèi)將約2萬千米/小時(shí)的速度降至零。

據(jù)航天五院總體設(shè)計(jì)部火星探測(cè)器總體主任設(shè)計(jì)師王闖介紹，“天問一號(hào)”在進(jìn)入火星大氣層以后首先借助火星大氣，進(jìn)行氣動(dòng)減速，這個(gè)過程它克服了高溫和姿態(tài)偏差，氣動(dòng)減速完成后“天問一號(hào)”的下降速度也減掉了90%左右。緊接著“天問一號(hào)”打開降落傘，進(jìn)行傘系減速降速，當(dāng)速度降至100米/秒時(shí)，“天問一號(hào)”通過反推發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速，由大氣減速階段進(jìn)入動(dòng)力減速階段。在距離火星地表100米時(shí)，“天問一號(hào)”進(jìn)入懸停階段，著陸巡視器在緩沖機(jī)構(gòu)的保護(hù)下，抵達(dá)火星表面。

“天問一號(hào)”的五大使命

成功著陸后，“繞”“著”“巡”的串聯(lián)任務(wù)終于進(jìn)行到最后一步。著陸后，進(jìn)入艙將著陸信息通過環(huán)繞器轉(zhuǎn)發(fā)地面。進(jìn)入艙和火星車先后完成坡道及太陽翼天線展開，火星車在第一時(shí)間將成功展開的消息傳回地面。一切準(zhǔn)備就緒后，火星車將自主駛離進(jìn)入艙，抵達(dá)火面，開始新的征程。

探測(cè)火星不僅是工程任務(wù)的突破，更是行星科學(xué)領(lǐng)域的突破。

除了常規(guī)的通訊、能量來源（太陽能帆板）、支撐結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)等部分外，“天問一號(hào)”整體上攜帶了13種科學(xué)載荷，其中7個(gè)在火星上空的環(huán)繞器上，分別是中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)、火星礦物光譜探測(cè)儀、火星磁強(qiáng)計(jì)、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀。6臺(tái)分布在火星車上，分別是多光譜相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)、火星表面成分探測(cè)儀、火星表面磁場(chǎng)探測(cè)儀、火星氣象測(cè)量儀、地形相機(jī)。

它們共有五大使命，主要涉及火星空間環(huán)境、地表形貌特征、土壤表層結(jié)構(gòu)等研究，將給中國帶來火星的第一手資料。其中，與氣象有關(guān)的研究項(xiàng)目將收集有關(guān)溫度、氣壓、風(fēng)速和風(fēng)向的大氣數(shù)據(jù)，并研究火星的磁場(chǎng)和重力場(chǎng)，這些也將解答大眾的好奇——火星究竟是什么樣的氣候。（付毅飛 操秀英）