昨晚，在近7個月的跋涉之後，我國首個火星探測任務天問一號火星探測器終於如期進入火星軌道！據中國航天局官方消息：2021年2月10日19時52分，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。

天問一號成功入軌

國家航天局局長、此次火星探測任務工程總指揮張克儉宣布環繞火星成功。至此，天問一號成為我國第一顆人造火星衛星，其“繞、著、巡”的三步計劃也順利開啟。

截至昨晚成功實施火星捕獲，天問一號已累計飛行202 天，飛行里程約4.75 億千米，距離地球約1.92 億千米，各系統狀態良好。

從地火轉移階段進入到火星捕獲階段後，天問一號攜帶的中分辨率相機、高分辨率相機、磁強計、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子和能量粒子探測儀等載荷也將開始工作，對火星的多維度探測也要開始了。

國家航天局表示：

後續天問一號還將經過多次軌道調整，進入火星停泊軌道，開展預選著陸區探測，計劃於2021 年5-6 月擇機實施火星著陸，開展巡視探測。

對此，NASA 科學任務副局長Thomas Zurbuchen 在推特上表示：

今日天問一號成功進入火星軌道，祝賀中國。火星仍有很多未解之謎等待著我們去探索，期待中國的成就！

除了NASA，歐洲航天局也通過推特表示祝賀。

作為我國首個火星探測任務，天問一號自2020 年 7 月23 日成功發射以來備受關注，其成功入軌的消息迅速登上各大社交媒體熱榜。

網友紛紛表示：

科技強國！新春大禮包來了！

向天問一號送去我的新年祝福，新年快樂！

中國視角，中國榮譽。

天問一號任務有多難？

自上世紀60 年代以來，探測火星就貫穿了人類航天史，但直到今天，全球範圍內火星探測任務成功率也還不足五成。

1960 年10 月，前蘇聯連發史上首枚、第二枚探測器“火星1A 號”和“火星1B 號”，卻連地球軌道都未到達。

此後，前蘇聯和美國的探測器或發射失敗、或失去通信聯繫、或被燒毀，多次嘗試均以失敗告終。

1964 年，失敗魔咒首次被打破。12 月28 日發射的美國“水手4 號”，於7 個月後終於在距火星表面9800 千米的上空掠過火星，向地球發回21 張照片，這也是史上首個成功到達火星並發回數據的探測器。

70 年代，火星探測器（美國“水手9 號”）才首次進入環繞火星軌道。

此後，日本、歐洲航天局、印度、阿聯酋、中國紛紛加入火星探測的隊伍，人類向火星發射航天器已有約50 次——然而共有11 次任務連地球引力範圍都沒突破，還有5 次探測器中途失聯的情況。

據了解，火星探測任務主要有四個類型：一是簡單的飛掠，主要用於航天技術尚不成熟的階段；二是環繞，探測器通過制動減速進入火星軌道；三是著陸，在火星表面詳細研究；四是巡視，火星車將攜帶多項科學儀器進行自由巡視。

【圖源知乎答主@太空精釀】

而天問一號要做的是一次性完成環繞-著陸-巡視的任務，考慮到此前各國在火星探測方面的情況，其難度可見一斑。

此次任務之難，主要在於以下幾個層面：

其一，即便在窗口期，火星也依舊是一顆遙遠的星球，探測器攜帶有限燃料出遠門，為探測器飛行軌道的精密設計提了很高的要求。

其二，若探測器經過6-7 個月漫漫旅途後順利進入火星軌道，能否被火星捕獲也是一大難點，切入點的遠近直接關係到探測器是被捕獲、掠過火星還是墜毀。

其三，整個任務最大的挑戰便是如何成功著陸火星。探測器將4.8km/s 的速度降到0，需要7 分鐘左右，而這個過程也常被稱為“恐怖7 分鐘”。何時減速、進入大氣的姿態與角度如何，都需要精準控制，但鑑於人類對火星的認知不足，加之地火之間單程無線電信號的延時問題，依靠地面指揮實屬不易。

幸運的是，天問一號已克服了兩大難題。

這裡需要解釋的是，昨夜天問一號之所以能被火星捕獲，關鍵在於一個動作——剎車。

根據機械能守恆定理，要造訪火星，天問一號這個“外來者”的機械能大於0，但只有設法減少機械能，天問一號才能進入軌道，否則可能出現飛掠火星的情況。

據中科院地質地球所，這種情況下只能進行航空器剎車的操作：

當今航天器的剎車方法主要有兩種，一是利用行星大氣層阻力和空氣動力的“大氣剎車”，二是利用火箭發動機的反向推進剎車。

此次天問一號採取了後者——一方面，天問一號分為軌道器與著陸器（巡視器）兩大部分，軌道器要長期留在火星的穩定軌道上，不能一股腦地剎車；另一方面，我國對於火星大氣環境，包括密度分佈、溫度分佈、風場等等都知之甚少，美國在公開論文中給出的數據不夠精細，也不能輕信。

據了解，除了昨夜的第一次點火，天問一號還將會通過2 次點火保證自己處於火星軌道上。

下圖是最初計劃的天問一號軌道機動示意。

接下來，天問一號將在繞著火星跑的同時，通過自帶的各種科學儀器對火星的地形地貌、大氣特徵、風速、氣候等特徵進行分析，大約100 天后，它將降低軌道，拋出著陸器。

也就是說，到時候我們就該聽到天問一號正式著陸火星的好消息了！

中國躋身“火星國家”行列

對於中國來說，2021 年2 月11 日不只是一個普通的臘月二十九，它是中國躋身“火星國家”行列的一天。

早在2016 年1 月11 日，中國火星探測任務正式立項，給2020 年左右發射火星探測器的想法埋下了種子。

此後，我國火星探測任務按計劃順利推進：

• 2019 年10 月，中國火星探測器亮相。
• 2019 年11 月，中國火星探測任務首次公開。
• 2020 年4 月24 日，第五個“中國航天日”，國家航天局正式宣布我國行星探測任務命名為“天問”、我國首次火星探測任務命名為“天問一號”。
• 2020 年 7 月23 日12 時41 分，海南文昌航天發射場，搭載著“天問一號”的長征五號遙四運載火箭成功發射，我國首個火星探測任務開啟。
• 2020 年7 月27 日，地面人員控制天問一號在飛離地球約120 萬公里處回望地球，獲取了地月合影。
• 2020 年8 月2 日7 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成第一次軌道中途修正。
• 2020 年8 月28 日，天問一號已在軌飛行36 天，飛行歷程突破1 億公里。
• 2020 年9 月20 日23 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成第二次軌道中途修正。
• 2020 年10 月1 日國慶節當天，國家航天局發布天問一號首次深空和國旗“自拍”。
• 2020 年10 月9 日23 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成一次深空機動。
• 2020 年10 月28 日22 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成第三次軌道中途修正。
• 2020 年11 月17 日，天問一號已在軌飛行116 天，飛行里程突破3 億公里。
• 2021 年1 月3 日，天問一號已在軌飛行163 天，飛行里程突破4 億公里。
• 2021 年2 月5 日20 時，天問一號完成第四次軌道中途修正，並傳回了在距火星約220 萬公里處拍下的首幅火星圖像。

終於，我國首次火星探測任務已由地火轉移階段順利進入火星捕獲階段！

昨日晚間，央視正式官宣2021 牛年春節聯歡晚會節目單，在節目單上有個名為《向祖國報告》的特別節目，天問一號、嫦娥五號、神舟飛船、北斗三號總設計師等嘉賓將出現在鏡頭前。農曆牛年前夕，天問一號的故事必將為節日增添一份別樣的儀式感。

最後，願你新春快樂。