“天问”就位 昂首“问天”

记者从国家航天局获悉，7月17日，长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区，计划于7月下旬到8月上旬择机实施我国首次火星探测任务（行星探测工程天问一号任务）。

长征五号遥四运载火箭于5月底运抵中国文昌航天发射场后，按照飞行任务测试发射流程，陆续完成了总装、测试等各项准备工作。 7月17日上午，活动发射平台驶出发射场垂直测试厂房，平稳行驶约2小时后，将长征五号遥四运载火箭安全转运至发射区。后续，在完成火箭功能检查和联合测试工作，并确认最终状态后，火箭将加注推进剂，按计划实施发射。

此次任务为长征五号系列运载火箭首次应用性发射，也是我国运载火箭首次执行地球-火星转移轨道发射任务。我国首次火星探测任务于2016年1月批准立项，任务目标是通过一次发射，实现火星环绕、着陆和巡视探测，获取火星探测科学数据，将迈出我国行星探测的第一步。

/ 揭秘 /

各国为何对火星如此钟情

国际火星探测始于20世纪60年代。90年代以来，火星探测迎来又一高潮，相关科研任务进行得如火如荼，包括美、俄、日、印等国在内的“探火”大军日益壮大。截至目前，火星探测任务已实施40余次，其中美国20余次，苏联/俄罗斯实施次数紧随其后，日本、欧洲空间局和印度也分别进行过 “探火”任务。火星魅力之大，可见一斑。

那么，各国为何对火星如此 “钟情”？“火星是太阳系内与地球特点最为接近的行星，是人类未来移民的首选地。”张伟表示，火星上的重力约为地球的2/5，具备较稀薄的大气——大气成分为95%的二氧化碳、3%的氮气、很少的氧气和水汽等，且可能存在水资源，通过合理改造有希望成为未来人类可以驻留的地外生存空间。“再者，火星探测的科学价值十分突出。 ”中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室研究员刘勇说。

“火星生活”离我们有多远

是什么原因导致火星失去了水？它怎样从一个蓝色星球变成现在一片荒漠的红色星球？其大气、环境是如何演化的？这些都是科学家们想要通过相关探测去解答的问题。

中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟指出，火星探测是涉及众多高新技术领域的系统工程，要解决轨道设计、自主姿态确定与控制、着陆导航、热控制、辐射防护、遥操作与遥分析、深空测控通信等技术问题，能够带动系统工程、自动控制、能源、材料、通信、遥感等众多领域的迅速发展，也是一个国家科技实力和创新能力的重要体现。 “在国际竞争日趋激烈的今天，火星探测已成为目前及未来很长一段时期国际航天大国竞争的主要‘竞技场’。 ”张伟说。那么“火星生活”离我们到底有多远呢？ “人类大概要花200年左右，甚至长一点的时间，一定能够把火星改造成为一个适合于人类居住的星球。 ”“嫦娥之父”欧阳自远接受采访时曾说。

/ 幕后 /

为何各国“探火”都选七八月份

目前，计划在7-8月择机发射的美国“毅力号”火星探测器和阿联酋“希望号”火星探测器已进入发射“倒计时”。而我国首次火星探测任务——“天问一号”的发射也备受关注。这场多国登台的“探火”大戏让人拭目以待。

包括中国在内，今年计划“探火”的国家不约而同将火箭发射日期选在7-8月，这是为什么呢？

“今年7-8月是火星探测 ‘窗口期’。 ”中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室研究员刘勇表示，火星和地球几乎在同一轨道面围绕太阳公转，地球公转周期为1年，火星公转周期约为2年。如果在环形跑道上让地球和火星进行一场赛跑，发令枪响后“慢吞吞”的火星大约每两年会遇上地球一次，此时两行星距离最近。在这一时刻前后，从地球发射火星探测器，能让人类“探火”之旅的“赶路”时间更短、所携燃料更少、成本更加低廉。

然而，即便是这最短的飞行距离，探测器仍要经历一场“长途旅行”。

中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟告诉记者，火星距离地球最远约4亿公里，最近也要约5600万公里，以我国此次将要发射的火星探测器为例，需要飞行200余天才能到达遥远的火星。探测器“赶路”期间，地球和火星始终相对运动着。因此，探测器飞行轨道设计里头藏着大学问。

“火星探测器往往沿着地火之间的霍曼转移轨道飞行。 ”刘勇说。

霍曼转移轨道由德国物理学家瓦尔特·霍曼提出，是一种变换航天器轨道方法的统称，途中只需两次引擎推进，相对节省燃料。

刘勇指出，火星探测器发射升空后，先在地球附近加速，进入椭圆形的霍曼转移轨道惯性飞行，不需耗费自身所携燃料；等到达火星附近“刹车”减速，最终被火星捕获。这就要求探测器发射时，火星和地球的相对位置必须提前计算好，使得探测器的霍曼转移轨道能够与火星公转轨道在某一时刻相切。两轨道的切点就是探测器将被火星轨道捕获的空间位置，这一特定时刻就是探测器真正投入火星 “怀抱”的时刻。

结合地球、火星的公转周期，以及轨道设计的相关内容，科学家通过详细周密的计算得出，在地球上每隔约26个月是发射火星探测器的最好时机，“窗口期”由此而来。

如果错过今年7-8月这次 “窗口期”，下次火星探测的好时机只能等到2022年。例如，欧洲空间局与俄罗斯航天局合作研发的火星探测器原定于今年7月发射，但因疫情及其他技术因素影响，不得不推迟到两年后发射。

本版文图据新华社等媒体

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