_原题为 火星追梦2020 | 天问一号 四大不可不知的亮点
中国首次自主火星探测任务天问一号将于2020年夏择机发射 ， 目标是通过一次发射任务 ， 实现火星环绕和着陆巡视 ， 开展火星全球性和综合性探测 ， 并对火星表面重点地区进行精细巡视勘查 。 这次任务过程复杂 ， 亮点纷呈 。
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奔向火星

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火星和地球一起围绕太阳旋转 ， 它们就像在环形跑道上快速奔跑的两名运动员 ， 地球在内圈略快 ， 火星在外圈稍慢 。 再形象些 ， 我们可以把它们想象成接力赛 ， 什么时候从第一名运动员那里出发？沿着什么方向加速？到第二名运动员附近如何减速才最省力？这些都是需要精心考虑的问题 。 而在火星探测任务中 ， 这项工作叫作轨道设计 。
轨道设计中 ， 一项重要的工作是发射窗口的分析 ， 也就是确定探测器什么时候从地球出发 。 天体运动关系决定了需要大约26个月 ， 才有一次发射火星探测器的最佳机会 ， 因为这时候发射最省能量 。 既然是窗口 ， 那就存在一定的时间宽度 ， 在7月底到8月初的半个月 ， 都存在发射机会 ， 运载火箭的能力越强 ， 发射窗口就越宽 。
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不走寻常路

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着陆巡视器外观设计构形图
开展火星探测 ， 可以发射环绕器进行火星遥感探测 ， 也可以单独发射火星车 ， 实现巡视探测 。 中国首次自主火星探测任务 ， 将通过一次发射 ， 实现“绕”“着”“巡”三个目标 。
探测器将由长征五号运载火箭发射至地火转移轨道 ， 与运载火箭分离后 ， 探测器将进行轨道机动 ， 在距离火星400千米处制动 ， 被火星捕获 ， 成为火星的人造卫星 。
运行一段时间之后 ， 着陆的时机到来了 ， 着陆巡视器与环绕器分离 。 着陆巡视器进入火星大气 ， 利用气动、降落伞、发动机三级减速和着陆腿的缓冲作用 ， 软着陆于火星表面 。 最后 ， 火星车驶离着陆平台 ， 在火星表面开始巡视探测 。
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着陆火星

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火星车与着陆平台分离
这次火星探测任务中 ， 最令人紧张的就是着陆前的8分钟 。
首先 ， 探测器会瞄准进入火星大气层的一个窄窄的进入走廊——角度太大会导致与大气摩擦温度升高过于剧烈 ， 角度太小又实现不了进入火星大气层的目标 。 接下来的气动减速段是最主要的减速阶段 ， 进入火星大气时 ， 探测器的速度可达每秒4.8千米 ， 大约5分钟的减速之后 ， 速度只剩下每秒460米 。
接着 ， 专门开发的火星专用降落伞展开 ， 进入舱的速度进一步下降到不到每秒100米 ， 这一分多钟时间比较关注火星大气层中风的速度和方向 ， 因为风太大影响着陆点的精度 ， 甚至影响着陆安全 。
再继续 ， 降落伞完成使命 ， 探测器把大底和背罩抛掉 ， 露出着陆平台和火星车 。 平台上的大推力发动机开始工作 ， 进一步减速 ， 高度100米的时候速度基本上降到零 ， 便于探测器观察地面 ， 寻找最安全的具体着陆地点 。
最后一点能量 ， 要靠四条着陆腿里的缓冲吸能材料 ， 把着陆时的冲击力缓冲掉 ， 保证探测器不发生侧翻 ， 平稳着陆在火星表面 。
整个过程 ， 短暂又复杂 ， 地面没有干预的机会 ， 完全靠探测器自主决定各个动作执行的时机 。
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火星车登场
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火星车开展工作（供图/贾阳）
轮到中国第一辆火星车闪亮登场了 。 它有四片深蓝色的翅膀 ， 浑身金黄 ， 两根天线展开 ， 就像蝴蝶的两个触角 ， 整体视觉感受 ， 就像是一只蓝色闪蝶 。 它昂头向前 ， 首先勇敢地行驶到梯子上 ， 然后稳健地行驶到火星表面 ， 在火星的表面留下了两道车辙 。 不过 ， 这个过程需要大约一周时间才能完成 。 至于火星车要向哪个方向行驶 ， 现在谁也不知道 ， 因为这需要地面的科学家根据拍摄的图像 ， 判断哪里有感兴趣的目标 ， 然后才能确定火星车的行驶方向 。
受能源和通信限制 ， 火星车不能满负荷工作 。 每天午后是火星车工作的时间 ， 这个时间火星表面温度最高 ， 探测仪器的温度相对最舒服 ， 对火星车而言就是最省能源 。
白天 ， 火星表面阳光充足时 ， 火星车会利用太阳能电池发出的电能 ， 一部分用于工作 ， 一部分储存在蓄电池中；到了夜晚 ， 太阳落山 ， 火星车利用储存的电能 ， 继续工作 。 但是这还不够 。 因为光能转换成电能 ， 效率只有30% ， 大部分能量被损失掉了 。 有没有效率更高的办法呢？
在火星车顶部 ， 像双筒望远镜样子的设备 ， 叫作集热窗 ， 它可以直接吸收太阳能 ， 然后利用一种叫作正十一烷的物质储存能量 。 白天 ， 火星温度升高 ， 这种物质吸热融化 ， 到了晚上 ， 温度下降 ， 这种物质在凝固的过程中 ， 释放热能 ， 这样效率可以达到80%以上 。
来源：知识就是力量
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