农历除夕前后，执行我国首次火星探测任务的“天问一号”探测器将进行近火制动，“刹车”后被火星“捕获”。这意味着，经过200多天的漫长飞行后，“天问一号”终于要抵达环绕火星的轨道，正式开启火星探测之旅。

“刹车”减速，被“捕获”后将进入环火轨道

万物之间皆有引力，“大物体”的超大引力把小物体“拽”过去，这个过程可以简单理解为“天问一号”探测器被火星引力“捕获”。

“刹车”动作极其关键。探测器到达火星引力范围之内后，需要“踩刹车”制动，为探测器减速，避免探测器飞出或撞上火星。被火星精准“捕获”后，探测器成为一颗火星卫星，进入绕火飞行阶段。

不久前，嫦娥五号探测器在抵达月球后进行了一次“刹车”，完成了近月制动；而相对于探月任务，“天问一号”的近火制动要困难得多。

机会仍只有一次，但是由于地火距离太远，通信时延超过了10分钟，地面不能做任何实时控制和干预。“我们将发动机开机指令作为程序控制，已经固化在程序里面了，全靠程序自主开展。”中国航天科技集团五院、“天问一号”探测器副总指挥李振才说，以往会听到飞控团队下达“发动机开机”的指令，而这一次，探测器将自己判断并自动执行开机，地面团队只能在近一个小时后根据遥测数据得知最终的“刹车”完成情况。

截至2月9日，“天问一号”已在轨飞行约201天，目前探测器各系统状态良好，飞行里程超过4.65亿公里。

已完成四次中途修正等工作，落火还需约3个月时间

2020年7月23日12时41分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器升空，飞行2000多秒后探测器成功进入预定轨道，开启奔火之旅。

地火旅途“亿里迢迢”，火星与地球间距离呈周期性变化，最近时约5000万公里，最远时可达4亿多公里。由于地球和火星也都在绕着太阳运动，探测器飞行的里程比它与地球间的距离更远。据了解，当“天问一号”探测器抵达火星附近时，距离地球约1.9亿公里，总飞行里程将达到4.7亿公里。

此时距离发射已过去半年多时间。这段日子里，“天问一号”沿着“弧线”轨道一路追逐火星，目前已成功完成地月合照、探测器“自拍”、四次中途修正、深空机动、载荷自检等工作。

2月5日晚，为确保按计划实施火星“捕获”，“天问一号”探测器发动机点火工作，顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正。

与此同时，一张“靓照”刷屏了。“天问一号”传回的首幅火星图像公布，这是中国探测器首次拍摄到火星的图像，由“天问一号”在距离火星约220万公里处拍下。图中，火星阿茜达利亚平原、克律塞平原、水手谷等标志性地貌清晰可见。

“天问一号”的着陆点，是火星北半球的乌托邦平原。不过，近火制动后，它还要绕火星科学考察飞行3个月左右，对着陆区进行初步探查，才能在气候条件好的时候择机着陆。

中国首次火星探测任务总设计师张荣桥表示，火星探测工程的最大特点是距离远、环境新，“航天器设计的逻辑是先了解要去的环境，通过各种技术、手段、措施来保障航天器适应这个环境，但深空探测的特点是要去一个尚不确知的环境。”

“目前我们对火星的了解还很有限，从环火到落火，中间这段时间，探测器会对着陆区做一个预探测，让我们着陆的时候更安全、更可控。”中国航天科技集团五院火星探测器总体主任设计师王闯告诉记者。

一次任务实现环绕、着陆、巡视探测，着陆将是又一关键时刻

“天问一号”是我国首次火星探测任务，计划通过一次发射，实现“绕、着、巡”，即火星环绕、着陆和巡视探测三大目标，这在世界航天史上尚属首次。

约3个月后的着陆是又一关键时刻。火星大气稀薄，不确定性高。下降时，着陆器进入火星大气层的速度高达每小时18000公里，超高速摩擦会产生超高温度，在经历上千度高温的考验后，将在降落伞的帮助下减速。随后，它将开启全自动驾驶模式，自主完成减速、悬停，避开火星表面复杂地形后，缓缓落至火星表面。整个过程只能依靠探测器上的GNC(导航、制导、控制)系统自主执行。

这一过程被人们形容为“黑色7分钟”，惊心动魄，难度极大。

“我们这次火星探测任务最核心、最难的地方，就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程，只有一次机会。”中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲表示，研制团队做了充分的准备，专门设计了全新气动外形、新型降落伞等。

“天问一号”探测器上还搭载了我国第一辆火星车。软着陆后，火星车将“开”到火星表面开展探测。目前，火星车征名活动正在进行，共有十个名字入围，分别是弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、风火轮、追梦、天行和星火。据悉，最终确定的中国首辆火星车名称，将于“天问一号”探测器着陆火星之际择机公布。

“冥昭瞢暗，谁能极之？”大约2300年前，诗人屈原用长诗《天问》向宇宙洪荒、天地自然发问；作为我国首次行星际探测任务，“天问一号”载着我们的好奇与向往奔向火星，探索这颗星球的诸多奥秘。

文/柴雅欣

编辑/倪家宁