【火星探測器都有哪些特點？】隨著我國首次自主火星探測任務“天問一號”成功在火星表面完成軟著陸，我國也成為有能力實現火星表面巡視探測的國家。

據航太科技集團五院“天問一號”探測器産品保證經理饒煒介紹，“天問一號”探測器自２０２０年７月２３日成功發射，精確入軌後，已按預定飛行程式在軌飛行了約２９５天；自２０２１年２月１０日成功環繞火星後，相繼完成了著陸區預探測、軌道維持、自檢等關鍵飛行控制任務，期間，能源平衡，狀態穩定，各分系統工作正常；５月１５日淩晨２時多，“天問一號”在火星停泊軌道上進入著陸窗口，隨後探測器實施降軌，環繞器與著陸巡視器開始器器分離，繼而環繞器升軌返回停泊軌道，著陸巡視器運作到距離火星表面１２５千米高度的進入點，開始進入火星大氣，並最終軟著陸在火星表面。

火星是緊鄰地球的一顆類地行星，通過對火星的探索活動，有助於理解火星氣候的進化之謎。火星探測是人類開展深空探測的關鍵性步驟，必然成為繼月球之後的深空探測熱點。與此同時，火星探測將會促進行星學、宇宙學、火星生命學、太陽系演化學、空間天文學、空間物理學、空間材料科學等科學領域的創新與發展，這些學科的進展又將帶動更多的基礎學科交叉、滲透與共同發展。

自２０世紀６０年代起，人類進行火星探測的歷程中成功的不足一半，但這也阻擋不了人類對這顆紅色星球的熱情。

火星勘測軌道器（MRO）

採用鈦、蜂窩鋁，強度高但品質輕

火星勘測軌道器是最著名的火星探測器之一，其主要任務目標是研究火星表面、次表面和大氣，併為未來的火星探測任務尋找可能的著陸點。該探測器于２００５年８月１２日發射，目前仍然在環火軌道正常運作，獲取了大量科學數據。

火星勘測軌道器發射品質約２１８０kg，由運載火箭直接發射進入地火轉移軌道，經過約６個月的飛行後到達火星實施制動捕獲。它是一個採用“大氣制動”減速技術來緩慢進入環火工作軌道的探測器，其原理就是利用探測器在火星大氣層中飛行時受到的大氣阻力不斷降低軌道高度。經過６個月的大氣制動，探測器最終進入２５５km×３２０km的極地科學探測軌道，軌道週期為１１２分鐘。

火星勘測軌道器從探測器平臺到所載有效載荷都是使用了當時最先進的技術，該探測器的結構採用鈦、蜂窩鋁等強度高但品質輕的材料，除所有系統都有備份外，在設計上它還採用了“單獨容錯”的方式，即當某一個部件發生故障時系統仍能完成任務。此外，火星勘測軌道器具有強大的通信能力，其通信系統對地通信速率最大可達６Mbps，比以往的火星軌道器高１０倍，並可為其他火星表面探測器提供中繼通信服務。

第一個以研究火星大氣為主要任務的軌道飛行器

火星大氣與揮發演化探測器的主要科學目標是利用其攜帶的載荷，通過測量火星大氣逃逸速率和相關過程，確定火星大氣消失的歷史，從而得到火星氣候演化的相關答案。它是第一個以研究火星大氣為主要任務的軌道飛行器。

火星大氣與揮發演化探測器于２０１３年１１月１９日發射，其發射品質約２５５０kg，它由運載火箭直接發射進入地火轉移軌道之後，經歷約１０個月飛行過程，于２０１４年９月到達火星並成功完成環繞。其首次制動捕獲的軌道週期為３５小時，近地點約５９０km，隨後該探測器又進行了２次制動，最終進入近地點１５０km，遠地點６０００km，傾角為７４．２度的橢圓軌道。

在到達火星的兩年時間內（２０１４年１０月至２０１６年４月），火星大氣與揮發演化探測器至少５次通過軌道調整從距離火星表面僅１２４km的高度掠過，這意味著它可以直接與火星大氣層“親密接觸”，從而採集大氣樣本進行分析。它在完成探測任務的同時，還可為在火星表面執行探測任務的火星車提供數據中繼服務，其對地傳輸數據傳輸率可達１０Mbps。

火星科學試驗室（MSL）

好奇號採用放射性同位素熱電機

火星科學實驗室的主要科學目標是挖掘火星土壤，鑽取火星岩石粉末，對岩石樣本進行分析，探測火星過去、現在是否具有支援微生物生存的環境，從而確定火星表面是否具有可居住性。該探測器于２０１１年１１月２６日發射，發射品質約３８００kg，它由３個部分組成：巡航級、進入下降和著陸系統、火星車。

“火星科學實驗室”攜帶著名的好奇號火星車，火星車品質約９００kg。在火星科學實驗室任務著陸火星過程中，首先利用錐形氣動外殼進行氣動減速，接下來使用降落傘進行減速，最後首次使用“空中起重機”新型著陸技術在火星上軟著陸，對火星表面高精度著陸技術進行驗證，為後續的採樣返回和載人火星探測提供技術支撐。

針對火星上的惡劣環境，好奇號採用多任務放射性同位素熱電機來進行供電，其原理是利用钚２３８在自然衰變的過程中釋放出來的熱來轉換成電能，這樣就避免了傳統太陽能電池陣供電方式在火星沙塵暴中被沙塵覆蓋失去發電能力的風險。

“天問一號”

“祝融號”火星車設計靈感來自蝴蝶

天問一號由環繞器、著陸器和巡視器組成，重量達到５噸左右。在人類發射的火星探測器中，天問一號算是一個比較大體量的探測器，因為中國這次的任務是一次發射完成多種探測。

人類探測火星的方式與探測月球的方式基本類似，包括環繞探測、著陸探測、巡視探測、採樣返回探測和載人登陸探測等五種。這些探測方式人類都採用過，但每次發射基本上只採用其中的一兩種探測方式。只有美國曾實現過一次發射完成環繞探測和著陸探測。歐洲曾兩次進行類似的火星探測活動，但都只完成了環繞探測。

“祝融號”火星車上面有兩個大眼睛，這兩個大眼睛是導航地形相機，它能看得更遠，來自主規劃一個行進的路線。下面還有兩個大眼睛，這兩個大眼睛是避障相機，雖然它看得不是很遠，但可以看得角度更寬。在實際的行駛過程中，前後還有兩個避障相機輔助。火星車有６個輪，可以正負九十度進行轉彎。

火星距離太陽要比地球距離太陽要遠的多，因此火星上的太陽照度只有地球的大概４０％。為了滿足火星車在火星上工作的能量要求，“祝融號”火星車太陽能帆板就做得特別大，比之前的玉兔和玉兔二號要大得多，由４塊太陽能帆板組成，設計靈感來源於蝴蝶。做成蝴蝶的形狀便於收納，另一方面蝴蝶比較漂亮，這也是科學家的浪漫。