5月15日，天问一号着陆器携带祝融号火星车成功登陆火星！这是一个高难度的任务，中国航天又迈出太空探索的一大步，值得祝贺。
年2月10日，天问一号成功进入火星轨道，中国成为继俄罗斯、美国、欧盟和印度之后第五个成功进行火星探测的国家。而我们之所以说“天问一号”火星探测器特别牛，因为它要一次性完成“绕、落、巡”三大任务。
登陆火星可要比简单环绕火星探测的难度大上不止一个量级。虽然在这之前，人类已经把超过30枚探测器送达火星轨道，通过它们对火星开展了详细的考察，让我们对这颗太阳系中和地球最相似的行星有了很多了解。但你可能不知道，除了美国，其它国家火星探测器的着陆过程都失败了。直到年，美国的海盗2号火星探测器终于成功在火星上着陆，并发回照片。这个着陆失败的名单很长：苏联火星2号降落伞没有打开而坠毁；火星3号虽然实现软着陆但连一张图片都没来及发回地球，所以也算不上成功；火星6号失联，火星7号连环绕火星轨道都没进入就丢了；后来俄罗斯的福布斯1号和2号也同样失联，我国的萤火一号探测器搭载在俄罗斯的“福布斯-土壤”探测器中，发射失败坠毁于太平洋；日本的希望号也同样失败。
（图源：planetary.org）历史上，我们人类开展的月球探测活动次数更多，更彻底，这主要是因为月球距离地球真的很近，任务的难度比较低，我们很清楚月亮上实际什么都没有。火星就不同，它对人类有一种特别的吸引力。在人类刚刚能够挣脱地球引力飞向太空的年，也就是第一颗人造地球卫星发射成功3年之后，苏联就发射了第一个火星探测器。可以说火星探测的历史几乎贯穿人类的整个航天史。这其中的原因主要是火星实在是和地球太相似了，火星有类似地球的四季交替，火星上的一天和地球几乎一样长，通过望远镜能够观察到那里曾经有过大洪水，以至于人类一直猜想在火星上可能有生命存在。
地球和火星比较（版权所有）但火星探测确实是一个高风险的任务，从年到今天，人类已经开展的火星探测任务，成功率不足50%。但人类一次次重新爬起来继续向火星前进，成功把10个探测器送上火星。
火星虽然是距离地球第二近的行星，但也要间隔26个月才有一次发射窗口。这就导致火星探测任务总是处于赶工期的状态，时间紧任务重，面临诸多未知的挑战。年忽然成为火星探测之年，就是因为这个26个月一次的窗口再次出现，美国、中国、阿联酋都赶在这个窗口发射了自己的火星探测器。
年2月18日美国的毅力号率先成功登陆火星，它的任务是设法采集火星岩石和土壤样本，然后把它们带回地球。这个任务和我们刚刚完成的嫦娥五号月球取样返回有点类似，但难度要更大。“毅力号”采到的样本后会存放在金属罐里，罐子留在原地，它自己继续执行探测任务。等到年以后，一辆专门的“货车”将会着陆火星，把毅力号留下的罐子用一枚小火箭发射到火星轨道，然后再由另一个探测器截获样本容器，并最终把它送回地球，整个任务估计要到年才能全部完成。这个任务如此之难，必然耗资巨大，所以美国人就拉了欧洲一起干。这辆“货车”将由欧洲航天局负责研制。
火星取样返回计划(图源：Esa)从如此遥远的火星取样并送回地球，的确是一件艰巨的任务。正因为如此，美国人特别为之自豪。一件有意思的事就是年2月，中美在阿拉斯加会谈，快结束时，美国国家安全事务助理沙利文提及了美方在太空探测方面的进展：美国的毅力号探测器在火星上着陆，而这次探测不只是美国一家的工作，探测器上还有一些欧洲和其他国家的技术。未来，美国还会和这些国家继续一同探测火星，进行诸如取样返回之类的工作。
这也从侧面说明，火星探测已然成了大国展示实力的新疆域。杨洁篪主任则立即回应：“如果你们愿意和我们合作，我们欢迎啊”。中国人更愿意用事实和行动做出回应，天问一号的成功着陆就是对沙利文的最佳回答。如果我们仔细看看天问一号发射时的火箭照片，就会发现上面除了中国航天的标志，还有欧洲航天局以及法国、阿根廷、奥地利三国航天机构的Logo。
事实上，由于火星探测的复杂性，探测器的测控任务本来就使用了欧空局的测控网络，而且阿根廷与中国还在南美合作建设了一个测控站。在天问一号科学仪器的研制中，法国和奥地利的科研机构也参与其中。中国的天问一号真正是为了人类的和平，联合了全世界的同行共同奋斗的成果，作为国际合作的积极倡导者和参与者，中国航天人一直在践行习近平总书记人类命运共同体理念的科学内涵。
火星探测的背后的确是大国实力的全面展示。为什么中国需要和欧洲、阿根廷合作，首要原因是深空探测必须充分利用地球的半径，因此只能通过国际合作解决。探测器离开地球，在太阳系中遨游，想拍张照片不难，但想发回地球可就不容易了。所谓“深空”，这个“深”的特点就是遥远，以及距离遥远带来的巨大时间延迟和信号损耗。几亿乃至几十亿公里的距离，地球和探测器之间的通信是个大问题。
探测器要飞到距离地球很远地方去，火箭的推力有限，所以探测器本身很难做的很大，不然火箭没法把它加速到第二宇宙速度，摆脱地球引力。但这样一来，如此小的探测器，电源功率和通信天线自然也不会很大。这就好比两个人隔着山喊话，如果嗓门不够大，又没有一个大喇叭筒，那对方是很难听清楚你说什么的，好比在山那头和你喊话的是个小孩子。
怎么办？既然对方是个小孩子，那只能找个真正的大嗓门，而且听力也特别好才能实现相互交流。工程上唯一的办法就是在地球上修建一个巨大的天线，弥补探测器能力弱的不足。同时由于探测器和地球的方向不断变化，所以还需要在地球一圈均匀分布至少三个大天线，这才能保证无论探测器在相对地球的哪个角度，都能相互“看得见”。美国后来就专门建设了深空网：DeepSpaceNetwork（DSN），作用就是解决和这些深空探测器的通信问题。DSN由NASA的喷气推进实验室（JPL）负责运行管理，它有3个地面站，分别位于美国加州的金石、澳大利亚的堪培拉和西班牙的马德里。这三个地面站恰好平均分布在地球一圈，间隔度。每个地面站都配备了4个12m的天线，两个34m的天线和1个70m的天线。重点是这个70m的天线，你想象一下一座20层的大厦有多高，这个天线就有那么大。
（图源：NASA）要去火星探测，中国也需要这样一套深空测控网。为了给月球和火星探测保驾护航，我国也自己建立了一整套系统，它们由佳木斯深空站、喀什深空站、阿根廷深空站组成，年投入使用，身为中国人，无比自豪。让我们看到火星现场美丽照片的，就是这些巨大的基础设施。每一个伟大奇迹的背后，都是几代人的不懈努力。我们首先是一名中国人，然后才是一名地球人，同时也是一名太阳系人。太阳系行星探测不能没有中国足迹，希望有一天，你我都可以在某一个假期，在某个行星邂逅，在某个太阳系的角落相会。来源：中国科学技术大学期刊中心
中国科大期刊中心、中国科大科学技术协会联合出品
作者：逝水
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