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在2003年的时候，中科院空间科学与应用研究中心制定的火星探测计划中，预计在2020年，我国有望发射自己的火星探测器，环绕火星进行探测。  但没想到计划成真——2020年7月23日北京时间12时41分，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，由长征五号遥四运载火箭发射升空，火箭飞行约 2167 秒之后，成功将探测器送入了预定的轨道，正式开启了火星探测之旅，将于2021年2月份左右到达火星，这标志着我国深空探测领域进入了一个全新的篇章。  天问一号1:1着陆平台和火星车天问一号火星探测器是由着陆巡视器和环绕器两部分组成，总质量大约5吨。其中着陆巡视器包括进入舱和火星车，火星车高1.85m，重240公斤左右，在火星车搭载着六种有效载荷，分别为： 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、气象测量仪，而且为了克服火星上的特殊环境，火星车还具备了环境感知、障碍识别、局部路径规划及多轮运动协调控制等等功能，关于火星车的寿命，最初设计为3个火星月，即我们地球上的92天。  在一般情况下，探测任务需要经历以下几个阶段：首先是穿越被探测星体；其次是使探测器环绕探测星体运动；然后再选择着陆探测；最后巡视探测。而我国这次的火星探测选择了三位一体的任务需求，即一次实现“环绕、着落、巡视”这三个目标，在这背后，面临的高技术、高风险也是前所未有的。  “天问一号”的着陆点：探测器着陆地点的选择是要在工程角度，光照条件，测控通信条件，以及陆地点的地形地貌等等安全性因素的考虑下，来进行选择的。目前科学家初步选取的着陆地点位置为火星北半球20到30纬度之间，并且具有很大科学考察价值的一块相对平坦的地方。  “天问一号”的任务： 1.给火星照相，大致了解火星是什么样的； 2.探测火星上的物质，元素，了解火星表面有什么物质、由什么元素组成，而我们科学家也在火星环绕器上搭载了多光谱相机，巡视器上搭载了元素分析仪；  3.探测火星的环境，探测观察火星上的磁场、高能粒子、中能粒子等； 4.探测火星表层的地质结构，观察是否有冰水的存在； 5.探测火星上的气候变化，了解火星表面的气候、沙尘暴情况和温度、风、气压以及声音等情况。 为什么要去探索火星呢？太阳系内，由内向外数第四颗就是火星，它位于地球和月球中间。在太阳系的八大行星中，火星与地球十分相似：  第一，火星自转一周是24.66小时，昼夜只比地球上的一天多40分钟； 第二，火星的自转倾斜角也和地球相近，所以在火星上有春夏秋冬四季变化； 第三，火星上也有大气层。迄今为止，人类对火星的探测已经将近有60年，在此之前共进行了44次火星探测任务，其中只有8次成功着陆，成功率只有18%，目前真正完成对火星探测的国家或组织只有四个，分别为美国、俄罗斯、欧洲航天局和印度。  火星探测的难点在哪里？第一，距离太远 地月距离才38万千米，而火星距离地球最近5600万千米，最远4亿千米，最近距离都相当于地月距离的147倍。 第二，信号传输慢 探测器安全着陆后，与地面的通讯很重要，而在地球上任意两点之间的通信仅需0.13秒，而与火星距离最近的时候，光速也需要180秒，因此这个长的距离对于信号传输来说是一个巨大的挑战。  第三，对轨道设计技术要求高 地火距离以及其相对运动规律对火星探测轨道的设计要求非常高，主要由于火星与地球并不处在同一平面内，其轨道设计难度可想而知。 第四，着陆难 火星上的大气层非常稀薄，大约是地球的1%，而火星探测器在进入火星大气层的时候速度达到了2万千米/小时，这样的话探测器将会与大气发生剧烈的摩擦，造成严重的发热，而且从进入火星的大气层到落地的时间仅有7分钟，而且这7分钟时间我们全程和探测器没有任何通讯。  我们的探测器在这七分钟内需要完成气动减速、降落伞减速和反推等等一系列操作，再加上探测器在降落过程中受到的阻力较小，所以在高速降落的过程中就提前开伞减速，在整个过程中，难度太大，有一点失误出现就很有可能会坠毁于大气层中。 第五，运载火箭要强 前往火星的时候，不仅需要摆脱地球引力，而且还要摆脱太阳引力，因此就需要更强力的运载火箭。  大概每隔26个月，火星会与地球运行到太阳的同一侧，即“火星冲日”，因此这段时间特别适合从地球发射探测器去火星，我们称这样的时期为“火星发射窗口”。而最近的这次发射窗口，就是2020年的七八月。 2020年7月份，多国探测器将陆续探索火星。 北京时间2020年7月20日凌晨 5 点 58 分，阿联酋首颗火星探测器 “希望”号于日本鹿儿岛县种子岛航天中心发射升空，然后经过大约200天的时间，于2021年2月份抵达火星。 NASA计划在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射“毅力号”，将于2021年2月下旬抵达火星。不过目前，NASA还没有公布“毅力号”的具体发射时间。 |
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