浙江在线7月24日讯火热的天气，火热的心情。昨天天问一号火星探测器在科技人员的护航下，开启漫漫火星之旅，向“火”而行、载梦星河。关于这趟旅程，钱江晚报记者特邀北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会、空间探测专家委员会副主任焦维新先生，来为读者作独家深度解读。

　　26个月才能等到一次窗口期

　　这是一场精心安排的宇宙约会。2020年火星任务的发射窗口期是在7月15日-8月5日。中国、阿联酋、美国、欧空局都计划在今年这个窗口期发射各自的火星探测器。

　　从约会时间看，本周发射成功的阿联酋希望号火星探测器，原定是在7月16日发射。由于发射场雷暴天气持续等不稳定的气象原因，第一次推迟到17日，条件仍然不成熟，再推迟到20日正式发射；

　　美国的毅力号火星探测器，计划在美国东部时间7月30日上午7：50（北京时间当天晚上7：50）发射。NASA也表示，如果这个窗口不能一鼓作气实施，第二个窗口会在8月5日；再有变故，他们计划在8月15日发射毅力号。2020年8月15日，已经是不能再往后推的发射窗口了。

　　原本也将在今年夏天发射火星探测器的欧洲航天局，在春天时宣布：由于疫情原因，不能按时完成探测器的所有测试，今年无法赶在窗口期发射。错过这一趟窗口期，那么就要等待26个月。新的发射计划可能是在2022年10月。

　　要怎么飞，才能准确“扑火”

　　探测器和火星相遇后，探测器需要被火星引力捕获。

　　在太阳系中，地球、火星都绕着太阳公转，地球在内圈，火星在外圈。探测器要去火星探测，它得一边往前飞，一边往外靠过去，它的飞行轨迹是一个椭圆的轨道。等到天问一号飞了一段时间到达火星轨道时，火星也正好公转到同一个地方。探测器就要准备被火星引力吸引。

　　“但这并不容易，探测器不能一下子往火星飞，要逐渐往外靠；而火星绕太阳一圈需要687个地球日。根据霍曼轨道原理，科学家计算的结果是：当天问一号绕过太阳运转半圈后再往火星飞去，是最节省能量的。”

　　神奇的44度角

　　要完成这场约会，火星和地球的相对位置有特别的要求。

　　焦维新举了一个很形象的例子，“好比标准田径场（400米一圈跑道）上进行比赛，跑100米，所有选手站在同一水平线上起跑，但是400米比赛，选手们起跑点是不一样的——从同一平面看，外圈选手起跑位置更靠前一点。”

　　地球和火星需要处于同样的相对位置。

　　当地球和火星都在太阳的同一边，火星要在地球前方一些。此时，太阳和地球之间画一条线，太阳和火星之间画一条线，这两条线之间的夹角达到44°，这就是天问一号和火星相遇的最佳时间点。

　　欧洲航天局错过今年的窗口期，为什么最快只能等26个月后？26个月后，44°会再次出现。

　　人类探测器探索火星为什么这么难？

　　火星向来以吞噬人造探测器著称。人类从20世纪60年代开始，多个国家和组织先后发射了火星探测器，完全成功率不足50%。

　　“有的探测器是发射成功，但是后来工作几天通讯系统出问题，就失联了；也有的是火星车着陆失败。”焦维新说。

　　当天问一号慢慢接近火星，以便被火星的引力捕获而进入环绕火星轨道时，它又需要一直降速——从11.2公里/秒，一直降到大约3公里/秒。但是速度不能低于火星的逃逸速度1公里/秒，否则火星又吸不住天问了。所以天问一号大约有30分钟左右的时间点火减速。这个过程中，探测器会飞到火星背面去。这是一个地球人完全没有办法联系天问的时间段。

　　焦维新说得很有趣：“好比先生在产房外面等着太太分娩。‘哇’一声不来，紧张得很。”

　　“哇”什么时候来？人类再次接到探测器的信号时，也代表天问一号成功进入火星轨道。一些探测器就栽在这个环节上，比如日本曾经发射的火星探测器，就没有向它的地球爹妈传来这声“哇”。

　　天问一号还有着陆器，要再多经历一个生死7分钟——从进入火星大气层到着陆火星地表的时间。这些全都是巨大的考验。

　　欧洲航天局两次火星探测任务，都在这一步功亏一篑。如果着陆器减速过大，容易一头扎到火星上去。而且带着一两千摄氏度的温度降落时，着陆器的迎风面跟一团火似的，全靠一块热屏蔽幕保护着陆器和里头的火星车。

　　最后一段路程采取什么方法软着陆？

　　世界各国方法各异。美国已经发射的机遇号、勇气号火星着陆器，弹出一只气囊来，让着陆器在上面蹦床几十次，直到没有弹力。

　　“天问”不能用这个办法，对，还是因为天问的着陆器重，蹦床受不了。天问的着陆器有一个缓冲支架，也是有弹性的，在降落过程中，托着着陆器来回缓冲，直至平稳落地。

　　我国的火星着陆器，将落在火星中部——火星古河道区域。而后，火星车开始在火星上进行为期一个火星年（687个地球日）的科学探索。