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昨晚，在近 7 個月的跋涉之后，我國首個火星探測任務天問一號火星探測器終于如期進入火星軌道！
據(jù)中國航天局官方消息：
2021 年 2 月 10 日 19 時 52 分，天問一號探測器實施近火捕獲制動，環(huán)繞器 3000N 軌控發(fā)動機點火工作約 15 分鐘，探測器進入近火點高度約 400 千米，周期約 10 個地球日，傾角約 10o 的大橢圓環(huán)火軌道。
天問一號成功入軌
國家航天局局長、此次火星探測任務工程總指揮張克儉宣布環(huán)繞火星成功。至此，天問一號成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星，其“繞、著、巡”的三步計劃也順利開啟。
截至昨晚成功實施火星捕獲，天問一號已累計飛行 202 天，飛行里程約 4.75 億千米，距離地球約 1.92 億千米，各系統(tǒng)狀態(tài)良好。
雷鋒網(wǎng)了解到，從地火轉移階段進入到火星捕獲階段后，天問一號攜帶的中分辨率相機、高分辨率相機、磁強計、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子和能量粒子探測儀等載荷也將開始工作，對火星的多維度探測也要開始了。
國家航天局表示：
后續(xù)天問一號還將經(jīng)過多次軌道調(diào)整，進入火星停泊軌道，開展預選著陸區(qū)探測，計劃于 2021 年 5-6 月?lián)駲C實施火星著陸，開展巡視探測。
對此，NASA 科學任務副局長 Thomas Zurbuchen 在推特上表示：
今日天問一號成功進入火星軌道，祝賀中國。火星仍有很多未解之謎等待著我們?nèi)ヌ剿?，期待中國的成就?/p>
除了 NASA，歐洲航天局也通過推特表示祝賀。
作為我國首個火星探測任務，天問一號自 2020 年 7 月 23 日成功發(fā)射以來備受關注，其成功入軌的消息迅速登上各大社交媒體熱榜。
網(wǎng)友紛紛表示：
科技強國！新春大禮包來了！
向天問一號送去我的新年祝福，新年快樂！
中國視角，中國榮譽。
自上世紀 60 年代以來，探測火星就貫穿了人類航天史，但直到今天，全球范圍內(nèi)火星探測任務成功率也還不足五成。
1960 年 10 月，前蘇聯(lián)連發(fā)史上首枚、第二枚探測器“火星 1A 號”和“火星 1B 號”，卻連地球軌道都未到達。
此后，前蘇聯(lián)和美國的探測器或發(fā)射失敗、或失去通信聯(lián)系、或被燒毀，多次嘗試均以失敗告終。
1964 年，失敗魔咒首次被打破。12 月 28 日發(fā)射的美國“水手 4 號”，于 7 個月后終于在距火星表面 9800 千米的上空掠過火星，向地球發(fā)回 21 張照片，這也是史上首個成功到達火星并發(fā)回數(shù)據(jù)的探測器。
70 年代，火星探測器（美國“水手 9 號”）才首次進入環(huán)繞火星軌道。
此后，日本、歐洲航天局、印度、阿聯(lián)酋、中國紛紛加入火星探測的隊伍，人類向火星發(fā)射航天器已有約 50 次——然而共有 11 次任務連地球引力范圍都沒突破，還有 5 次探測器中途失聯(lián)的情況。
據(jù)了解，火星探測任務主要有四個類型：一是簡單的飛掠，主要用于航天技術尚不成熟的階段；二是環(huán)繞，探測器通過制動減速進入火星軌道；三是著陸，在火星表面詳細研究；四是巡視，火星車將攜帶多項科學儀器進行自由巡視。
【圖源知乎答主@太空精釀】
而天問一號要做的是一次性完成環(huán)繞-著陸-巡視的任務，考慮到此前各國在火星探測方面的情況，其難度可見一斑。
此前雷鋒網(wǎng)曾報道，此次任務之難，主要在于以下幾個層面：
其一，即便在窗口期，火星也依舊是一顆遙遠的星球，探測器攜帶有限燃料出遠門，為探測器飛行軌道的精密設計提了很高的要求。
其二，若探測器經(jīng)過 6-7 個月漫漫旅途后順利進入火星軌道，能否被火星捕獲也是一大難點，切入點的遠近直接關系到探測器是被捕獲、掠過火星還是墜毀。
其三，整個任務最大的挑戰(zhàn)便是如何成功著陸火星。探測器將 4.8km/s 的速度降到 0，需要 7 分鐘左右，而這個過程也常被稱為「恐怖 7 分鐘」。何時減速、進入大氣的姿態(tài)與角度如何，都需要精準控制，但鑒于人類對火星的認知不足，加之地火之間單程無線電信號的延時問題，依靠地面指揮實屬不易。
幸運的是，天問一號已克服了兩大難題。
這里需要解釋的是，昨夜天問一號之所以能被火星捕獲，關鍵在于一個動作——剎車。
根據(jù)機械能守恒定理，要造訪火星，天問一號這個「外來者」的機械能大于 0，但只有設法減少機械能，天問一號才能進入軌道，否則可能出現(xiàn)飛掠火星的情況。
據(jù)中科院地質地球所，這種情況下只能進行航空器剎車的操作：
當今航天器的剎車方法主要有兩種，一是利用行星大氣層阻力和空氣動力的“大氣剎車”，二是利用火箭發(fā)動機的反向推進剎車。
此次天問一號采取了后者——一方面，天問一號分為軌道器與著陸器（巡視器）兩大部分，軌道器要長期留在火星的穩(wěn)定軌道上，不能一股腦地剎車；另一方面，我國對于火星大氣環(huán)境，包括密度分布、溫度分布、風場等等都知之甚少，美國在公開論文中給出的數(shù)據(jù)不夠精細，也不能輕信。
據(jù)了解，除了昨夜的第一次點火，天問一號還將會通過 2 次點火保證自己處于火星軌道上。
下圖是最初計劃的天問一號軌道機動示意。
接下來，天問一號將在繞著火星跑的同時，通過自帶的各種科學儀器對火星的地形地貌、大氣特征、風速、氣候等特征進行分析，大約 100 天后，它將降低軌道，拋出著陸器。
也就是說，到時候我們就該聽到天問一號正式著陸火星的好消息了！
對于中國來說，2021 年 2 月 11 日不只是一個普通的臘月二十九，它是中國躋身「火星國家」行列的一天。
早在 2016 年 1 月 11 日，中國火星探測任務正式立項，給 2020 年左右發(fā)射火星探測器的想法埋下了種子。
此后，我國火星探測任務按計劃順利推進：
2019 年 10 月，中國火星探測器亮相。
2019 年 11 月，中國火星探測任務首次公開。
2020 年 4 月 24 日，第五個“中國航天日”，國家航天局正式宣布我國行星探測任務命名為“天問”、我國首次火星探測任務命名為“天問一號”。
2020 年 7 月 23 日 12 時 41 分，海南文昌航天發(fā)射場，搭載著“天問一號”的長征五號遙四運載火箭成功發(fā)射，我國首個火星探測任務開啟。
2020 年 7 月 27 日，地面人員控制天問一號在飛離地球約 120 萬公里處回望地球，獲取了地月合影。
2020 年 8 月 2 日 7 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成第一次軌道中途修正。
2020 年 8 月 28 日，天問一號已在軌飛行 36 天，飛行歷程突破 1 億公里。
2020 年 9 月 20 日 23 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成第二次軌道中途修正。
2020 年 10 月 1 日國慶節(jié)當天，國家航天局發(fā)布天問一號首次深空和國旗“自拍”。
2020 年 10 月 9 日 23 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成一次深空機動。
2020 年 10 月 28 日 22 時，在飛控團隊控制下，天問一號完成第三次軌道中途修正。
2020 年 11 月 17 日，天問一號已在軌飛行 116 天，飛行里程突破 3 億公里。
2021 年 1 月 3 日，天問一號已在軌飛行 163 天，飛行里程突破 4 億公里。
2021 年 2 月 5 日 20 時，天問一號完成第四次軌道中途修正，并傳回了在距火星約 220 萬公里處拍下的首幅火星圖像。
終于，我國首次火星探測任務已由地火轉移階段順利進入火星捕獲階段！
昨日晚間，央視正式官宣 2021 牛年春節(jié)聯(lián)歡晚會節(jié)目單，在節(jié)目單上有個名為《向祖國報告》的特別節(jié)目，天問一號、嫦娥五號、神舟飛船、北斗三號總設計師等嘉賓將出現(xiàn)在鏡頭前。農(nóng)歷牛年前夕，天問一號的故事必將為節(jié)日增添一份別樣的儀式感。
最后，愿你新春快樂。
引用來源：
http://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c6811243/content.html
https://mp.weixin.qq.com/s/cOjTEu4-PLUmk8UEKRbUTg
https://www.zhihu.com/question/443835163
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