三國探“火”終於進入衝刺階段。繼阿拉伯聯合酋長國首個火星探測器“希望號”2月9日成功進入火星軌道後，中國的“天問一號”探測器也開啟環繞火星之旅。2月10日，中國首次火星探測任務天問一號探測器實施近火捕獲制動，環繞器3000N軌控發動機點火工作約15分鐘，探測器順利進入近火點高度約400千米，週期約10個地球日，傾角約10º的大橢圓環火軌道，成為我國第一顆人造火星衛星，實現“繞、著、巡”第一步“繞”的目標，環繞火星獲得成功。

澎湃新聞記者張靜

在天問一號進入火星軌道不久之後，也就是2月18日，美國國家航空航天局的“毅力號”探測器也將抵達並著陸火星。

2月10日，在北京航天飛行控制中心，航天科研人員在監測“天問一號”探測器工作情況。新華社發國家航天局供圖

這一腳剎車既不能用力過猛，也不能踩得太輕

探測器到達火星引力範圍內後，需要近火制動，也就是臨近火星後“剎車”減速，避免探測器飛出或撞上火星。當被火星捕獲，探測器成為一顆火星衛星。

不久前，嫦娥五號探測器也通過“踩剎車”進入環月軌道，完成了近月制動。與探月相比，天問一號探測器的近火制動要困難得多。

由於地球和火星距離太遠，通信時延超過10分鐘，因此地面不能做任何實時控制和乾預。航天技術專家黃志澄對澎湃新聞表示，這就要求軌道器必須有很強的自主能力，同時地面上也要求有很強的深空探測發射信號和遙測數據的通訊設備。

中國航天科技集團五院、天問一號探測器副總指揮李振才表示，以往會聽到飛控團隊下達“發動機開機”指令，而這一次探測器將自己判斷並自動執行開機，地麵團隊只能在近一個小時後根據遙測數據得知最終的“剎車”完成情況。

進入火星軌道的最大難點是近火制動，這一腳“剎車”既不能用力過猛，也不能踩得太輕。踩得太重，會對後面的飛行時序產生巨大影響。踩得太輕，就會飛離火星。

而且制動捕獲只有一次機會，下一次合適的窗口期是在2033年。機不可失，制動的時機、時長、力度等都必須十分精準。黃志澄表示，所以需要有非常精確的軌道計算和發動機推力的精確計算。

全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩介紹，探測器實施制動減速時，要先調整飛行姿態，將發動機噴管朝向前方，等時機恰當時點火開機，以此降低探測器的速度。整個制動過程的控制必須十分精準。

2月10日，在北京航天飛行控制中心指揮大廳，航天科研人員慶祝我國首次火星探測任務“天問一號”環繞火星成功。新華社記者金立旺攝

還要再踩幾腳剎車，減速完成泊車 

天問一號火星探測器由環繞器和著陸巡視器組成。為保證著陸巡視器順利完成火星著陸，天問一號需要進行多軌調整，通過精準操作來不斷變動軌道和速度，通過更加複雜的軌道控制保證“泊車”。

首次火星探測任務在完成火星捕穫後，天問一號進入到環火軌道中，在遠火點進行一次平面機動，調整飛行的軌道傾角，為後續“泊車”工作審時度勢、奠定基礎。

當回到近火點時，它就要慢踩剎車，準備更換線路，邁入到停泊調相軌道，對軌道周期進行相應調整，以保證軌跡經過預定的著陸點。

當天問一號在停泊調相軌道上再次到達近火點時，需要進行第三次剎車，進入停泊軌道，並在該軌道上進行多次維持，對著陸區進行拍攝成像，選擇合適的位置，完成“泊車”的最後一步，即實現環繞器與著陸巡視器的分離，著陸巡視器進入到火星大氣，完成這一階段的全部任務。

天問一號的首選著陸點位於火星烏托邦平原南端，計劃於2021年5月至6月擇機實施火星著陸，開展巡視探測。黃志澄對澎湃新聞表示，“最重要的是最後進入火星大氣層並減速，這就是所謂的’恐怖的7分鐘’，要在7分鐘之內將很高的速度降低到1/10。”

“火星上大氣並不是地球上的空氣，它的密度很低，所以要在7分鐘之內把很高速度的火星探測器降到火星表面安全著陸，這是世界難題。”黃志澄說道。

最近的一個例子，就是2016年歐空局和俄羅斯航天局聯合研製的ExoMars軌道器。雖然成功進入火星軌道，但斯基亞帕雷利號著陸器卻登陸失敗。“這已經集中了歐洲和俄羅斯的力量，目前除了美國，其他國家都沒有成功。後來經過一年調查是軟件設計中存在問題。”

2月5日，這是國家航天局公佈的“天問一號”在距離火星約220萬公里處獲取的首幅火星圖像及火星部分標誌性地貌標示。新華社發

“繞、著、巡”若一氣呵成，天問將創人類新紀錄

人類進擊火星的嘗試由蘇聯在1960年開啟。從1960年蘇聯首次嘗試向火星派遣探測器算起，到2020年火星發射窗口之前，人類已經發起過45次火星任務，其中有17次帶著火星著陸目標，但僅有8次成功，全部由美國完成。

1964年發射的美國“水手四號”成功“飛掠”火星並拍下照片；1971年發射的美國“水手九號”率先進入火星軌道環繞並拍下海量照片；1975年發射的美國“海盜一號”成功軟著陸火星；1996年發射的美國“探路者號”在火星上移動了約100米。可以說，美國用32年完成了“掠、繞、落、巡”。

我國首次火星探測任務提出一次實現“繞、著、巡”三步走。鑑於本輪三國探“火”中，阿聯酋的希望號不需要著陸火星，而美國有多次登陸火星的成熟經驗並完成了火星車的巡視，中國有望成為第二個在火星上“開車”的國家。

“假如天問一號能順利著陸火星並開展巡視，這將是非常偉大的。”黃志澄表示，如果我們能把這三步一氣呵成，這就是最大亮點，“創造了世界航天史上新的紀錄，也代表我們國家航天技術進入新的水平。”

“我們這次火星探測任務最核心、最難的地方，就是探測器進入火星大氣後氣動外形和降落傘減速的過程，只有一次機會。”中國航天科技集團五院火星探測器總設計師孫澤洲表示，研製團隊做了充分的準備，專門設計了全新氣動外形、新型降落傘等，希望一切順利。