2020年7月23日，天問一號在文昌衛星發射中心升空。經過長達9個多月火星任務，「天問一號」已在太空運行295天，距離地球約3.2億公里，此次“祝融號”著陸火星已經歷了驚心動魄的“恐怖9分鐘”。後續，“祝融號”火星車將開展火星巡視探測之旅。自此之後，火星終於迎來第一個來自中國的訪客——天問一號探測器！國家航天局15日宣佈，科研團隊根據“祝融號”火星車發回遙測信號確認，5月15日7時18分，天問一號著陸巡視器成功著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區，中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。
國家航天局表示，15日淩晨1時許，天問一號探測器在停泊軌道實施降軌，機動至火星進入軌道。4時許，著陸巡視器與環繞器分離，歷經約3小時飛行後，進入火星大氣，經過約9分鐘的減速、懸停避障和緩衝，成功軟著陸於預選著陸區。兩器分離約30分鐘後，環繞器進行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。“祝融號”火星車即將走出著陸平臺，通過搭載科學載荷，探測火星的形貌、土壤、環境、大氣，研究火星上的水冰分佈、物理場和內部結構。按照計劃，在緊張工作90個火星日後，“祝融號”火星車將結束巡視探測工作，天問一號環繞器也將進行軌道調整，從而開展環繞科學探測。
天問一號攜帶13種科學載荷，共有五大使命，主要涉及火星空間環境、地表形貌特徵、土壤表層結構等研究，將給中國帶來火星的第一手資料。
值得一提的是，天問一號15日經歷的是整個探火之旅中最為兇險、最為驚心動魄的“恐怖9分鐘”，就是“進入／下降／著陸（簡稱EDL）”這一階段。航太科技集團五院天問一號探測器總設計師孫澤洲表示，火星探測最大的難點就是EDL，這個過程需要融合氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和著陸反衝等多項技術才能實施軟著陸。每個環節都必須確保精準無誤，差一秒都可能造成整個任務的失敗。
中國首次火星探測任務於2016年正式批覆立項，計劃通過一次任務實現火星環繞、著陸和巡視，對火星進行全球性、綜合性的環繞探測，在火星表面開展區域巡視探測。天問一號探測器由環繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器包括“祝融號”火星車及進入艙。探測器自2020年7月23日成功發射以來，在地火轉移階段完成了1次深空機動和4次中途修正，於2月10日，成功實施火星捕獲，進入大橢圓環火軌道，成為中國第一顆人造火星衛星。
2021年2月24日，天問一號探測器成功實施第三次近火制動，進入週期2個火星日的火星停泊軌道後，對火星開展全球遙感探測，並對預選著陸區進行詳查，探測分析地形地貌、沙塵天氣等，為著陸火星做準備。目前，探測器已在太空運行295天，距離地球約3.2億千米。
火星探測風險高、難度大，探測任務面臨行星際空間環境、火星稀薄大氣、火面地形地貌等挑戰，同時受遠距離、長時延的影響，著陸階段存在環境不確定、著陸程式複雜、地面無法干預等難點。此次，天問一號任務突破了第二宇宙速度發射、行星際飛行及測控通信、地外行星軟著陸等關鍵技術，實現了中國首次地外行星著陸，是中國航太事業發展中又一具有重大意義的里程碑。
「星際專車」周身刀 入軌登陸立大功
2021年5月15日淩晨，天問一號火星探測器成功實施兩器分離，著陸器成功穿越火星大氣在火星表面實現軟著陸，環繞器再次入環火軌道成為著陸器與地球的通信中繼站，同時繼續進行火星環繞探測。這是國際上首次於一次火星探測中實現繞、落、巡三大任務，既是“星際專車”又是通信中繼站的天問一號環繞器在其中發揮著巨大作用。
據航太科技集團八院的專家介紹，天問一號包括環繞器和著陸巡視器兩部分，環繞器需要首先在攜帶著陸巡視器的情況下控制到撞擊火星的軌道，實施兩器分離後，環繞器需要迅速抬升軌道，而著陸巡視器則進入火星大氣層。這個分離前後的控制需要約7小時，環繞器作為搭載著陸巡視器的星際“專車”，需要順序完成軌道降低發動機點火和關機、兩器分離姿態建立、兩器分離後軌道升高發動機點火和關機等一系列動作。
“這是一系列很關鍵的姿態和軌道機動，稍有不慎，探測器就可能被火星引力拉向火星表面，而由於通訊時延的存在，我們並沒有辦法即時獲知探測器的狀態並對異常情況進行干預。”環繞器副總設計師朱慶華表示。
在完成著陸器的“專車”使命後，環繞器將成為一座功能強大的通信“中繼站”，為火星表面巡視器與地球搭建通訊橋樑。專家表示，在距離地球2.93億公里的軌道上準確指向地球，相當於要在2米開外瞄準繡花針孔，而且要在環繞器自身還在不斷的飛行運動情況下，時刻保持住瞄準狀態。
理大團隊成果 着陸測量「利器」
這次成功著陸火星，理工大學也有參與，理大有兩支跨學科科研團隊參與其中，分別為火星著陸區的地形測量和評估，以及落火狀態監測相機（即火星相機）的研製作出貢獻。
理大15日表示，今次成功著陸是國家航太事業發展的重要里程碑，校方致以衷心祝賀。理大校董會主席林大輝博士說：“火星探索計劃任務艱巨，是次壯舉證明中國在深空探測方面的技術和能力。理大的科研團隊會繼續為火星探測計劃作出貢獻，並祝願整個探測計劃取得圓滿成功。”
理大校長滕錦光教授說：“理大很榮幸有兩支跨學科科研團隊參與其中，分別為火星著陸區的地形測量和評估，以及落火狀態監測相機（即火星相機）的研製作出貢獻。理大也已於近日成立了由容啟亮教授領導的深空探測研究中心，將繼續不遺餘力支持更多航太技術的研發，致力以科研力量貢獻國家發展。”
祝融號「荒野求生」 「孿生弟」地球護航
天問一號成功著陸後，“祝融號”火星車將開啟火星巡視探測之旅。面對極為惡劣的火星環境，“祝融號”必須足夠強大，才能在這個紅色星球上“荒野求生”。
中國曾數次造訪月球，但火星與月球不同，月表近乎真空，而火星有大氣層，這大大增加了探索難度。火星上的風速可達每秒180米，這幾乎是地球上特大颱風風速的三倍多。這樣的烈風可能會掀起大量的沙塵、石塊，形成特大沙暴。面對這種情況，設計師使用了一種新型材料，這種材料不易沾上灰塵，即使沾上也可以通過振動將其抖落。
火星表面還密佈著石塊等障礙物，這就使得火星車的行駛需要更加小心，以免被障礙物卡住造成操作的遲滯。
在中國航太科技集團五院的實驗室中，有一台與“祝融號”一模一樣的火星車。當“祝融號”在火星上遇到複雜路況時，地球上的火星車將對火星路況進行模擬行駛，確認無誤後才會發出指令。
“祝融號”上還有很多黑科技，助力它在火星的“荒野求生”，例如火星車使用的熱控材料是新型保溫材料──納米氣凝膠，因為火星表面有稀薄的大氣，必須針對這一特殊的太空環境採用新的保溫材料。
天問一號成功着陸後，“祝融號”火星車將開啟火星巡視探測之旅
。上圖為 “祝融號”火星車模擬圖。
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