肩負(fù)著中國(guó)首個(gè)登陸火星使命的大型運(yùn)載火箭抵達(dá)發(fā)射臺(tái)，已經(jīng)于周四發(fā)射。此次的火星登陸計(jì)劃是一個(gè)極有野心的嘗試，它將在火星的軌道上放置一個(gè)軌道航行器，并在地面放置一個(gè)機(jī)器探測(cè)器。

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中國(guó)的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭于7月17日離開(kāi)裝配大樓，抵達(dá)海南島的文昌航天發(fā)射場(chǎng)，準(zhǔn)備首次公開(kāi)亮相。來(lái)源：新華社

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中國(guó)的天問(wèn)一號(hào)計(jì)劃是本月將要發(fā)射往火星的三個(gè)航天探測(cè)器中的第二個(gè)。選擇在本月發(fā)射火星探測(cè)器是因?yàn)榛鹦窃诒驹聦?huì)公轉(zhuǎn)至發(fā)射的最佳位置。這樣的發(fā)射機(jī)會(huì)每26個(gè)月只有一次。

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日本的H-2A火箭于上周日搭載由阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)和美國(guó)科學(xué)家們合作打造的“希望號(hào)”火星探測(cè)器發(fā)射升空。而NASA的阿特拉斯-5型運(yùn)載火箭則將于7月10日搭載NASA的“毅力號(hào)”火星探測(cè)器從卡納維爾角發(fā)射升空。

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阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)、中國(guó)以及美國(guó)的火星探測(cè)任務(wù)都將于2021年2月到達(dá)火星。

據(jù)公共通告對(duì)來(lái)往船只避開(kāi)發(fā)射飛行器降落下降區(qū)的警告，一枚長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭已經(jīng)于周四中午搭載天問(wèn)一號(hào)火星任務(wù)發(fā)射升空。

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在發(fā)射之前，中國(guó)還未官宣發(fā)射的日期。中國(guó)官方媒體也僅僅只公布了發(fā)射日期大約定在七月底或八月初，且官方要員還未確認(rèn)發(fā)射過(guò)程是否會(huì)在電視上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直播。

此次發(fā)射是中國(guó)最強(qiáng)大的運(yùn)載火箭——長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的首次飛行任務(wù)。海南島文昌太空發(fā)射中心（中國(guó)最新的發(fā)射地）的地面工作人員于上周五將長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭移送到發(fā)射臺(tái)進(jìn)行發(fā)射前的最后校驗(yàn)。

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自重型發(fā)射裝置于2016年首次公開(kāi)亮相后，中國(guó)已經(jīng)發(fā)射過(guò)四個(gè)長(zhǎng)征五號(hào)火箭。其中的三次發(fā)射任務(wù)都取得圓滿成功，包括最后的兩次飛行測(cè)試。

此次的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭將會(huì)搭載天問(wèn)一號(hào)宇宙飛船離開(kāi)地球，進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月的太空航行，最后到達(dá)火星。在繼一系列復(fù)雜的月球探察之后，此次極具野心的太空任務(wù)是中國(guó)第一個(gè)將航天探測(cè)器送往另一個(gè)行星的任務(wù)。

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近年來(lái)，中國(guó)向月球發(fā)射了兩個(gè)探測(cè)器，其中包括第一個(gè)能夠探索月球背面的探測(cè)器。中國(guó)的下一個(gè)月球探測(cè)任務(wù)——嫦娥五號(hào)，將于本年末發(fā)射，其任務(wù)是攜帶月球的樣本歸航。

中國(guó)于2016年啟動(dòng)l火星探測(cè)計(jì)劃的開(kāi)發(fā)。

此次火星計(jì)劃是中國(guó)把機(jī)器探測(cè)器送往火星的第二次嘗試。中國(guó)的第一個(gè)火星探測(cè)任務(wù)——螢火一號(hào)，在搭載俄羅斯的火衛(wèi)——格倫特火箭發(fā)射升空后被困在了地球軌道。

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一張位于紅色目標(biāo)星球的中國(guó)火星探測(cè)器的藝術(shù)加工圖 ?（圖片來(lái)源：CNSA）

萬(wàn)衛(wèi)星先生是中國(guó)火星探索計(jì)劃的首席科學(xué)家，他在本月發(fā)行的自然與天文學(xué)這一科學(xué)雜志中的一篇文章中這樣說(shuō)：“中國(guó)探月工程的成功為完成國(guó)家行星探索計(jì)劃的下一個(gè)目標(biāo)——火星積攢了豐厚的經(jīng)驗(yàn)。中國(guó)將首個(gè)火星探索任務(wù)命名為天問(wèn)1，并致力于在同一次任務(wù)中完成繞火星運(yùn)行、著陸以及在火星表面漫游三個(gè)環(huán)節(jié)?！?/span>

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萬(wàn)老先生在5月20日因疾病纏身不幸離世了。據(jù)中國(guó)國(guó)家航天局（CNSA）說(shuō):中國(guó)官方在四月時(shí)宣布了這一國(guó)家行星探索計(jì)劃的名稱為天問(wèn)。“天問(wèn)”這一名字取自中國(guó)古代詩(shī)人屈原的一部作品，意味探求天地的真理。

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CNSA在聲明中表示：“中國(guó)的首個(gè)火星探測(cè)器將針對(duì)火星土壤、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境、氣候及水資源承擔(dān)科學(xué)調(diào)查的任務(wù)?！?/span>

根據(jù)《自然-天文學(xué)》發(fā)布的任務(wù)總述，天文一號(hào)整體重達(dá)11000磅，約等于5噸，燃料充足以備發(fā)射。

假如本月的此次發(fā)射成功，天問(wèn)一號(hào)將在2021年2月到達(dá)火星軌道，最終將在一個(gè)165米-7500米的圓周內(nèi)著陸。

到明年四月，環(huán)繞器與著陸巡視器（火星車）分離，著陸器離軌，穿過(guò)火星大氣并著陸。天文一號(hào)著陸任務(wù)的地點(diǎn)首選在烏托邦平原，這是火星北半球的一個(gè)廣闊平原，軌道上的雷達(dá)探測(cè)器曾顯示這里埋藏著大量冰，其儲(chǔ)水量超過(guò)蘇必利爾湖——世界上面積最大的淡水湖。

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天問(wèn)一號(hào)重量大約529磅，約等于240公斤，約為中國(guó)月球探測(cè)器玉兔號(hào)的兩倍重。

中國(guó)官方表示：軌道飛行器設(shè)計(jì)旨為服役至少一個(gè)火星年，約為兩個(gè)地球年。這個(gè)太陽(yáng)能的火星探測(cè)器配備了6個(gè)輪子供其靈活移動(dòng)，預(yù)期壽命至少可達(dá)90天。

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天問(wèn)1號(hào)軌道飛行器和火星探測(cè)器的藝術(shù)插圖（圖片來(lái)源：CNSN、中國(guó)科學(xué)院、Nature Astronomy）中國(guó)科學(xué)家表明，天文一號(hào)的任務(wù)是：對(duì)火星進(jìn)行全面探測(cè)。包括測(cè)量土壤及巖石成分、探尋地下水冰是否有存在的跡象，以及探究火星的磁層和大氣層。軌道飛行器和火星探測(cè)器的任務(wù)也包括觀察火星的天氣以及探索其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

軌道飛行器的七個(gè)設(shè)備包括：

• Medium-Resolution Camera 中分辨率相機(jī)

• High-Resolution Camera 高分辨率相機(jī)

• Mars-Orbiting Subsurface Exploration Radar 火星軌道地下探測(cè)雷達(dá)

• Mars Mineralogy Spectrometer 火星礦物光譜儀

• Mars Magnetometer 火星磁力儀

• Mars Ion and Neutral Particle Analyzer火星離子和中性粒子分析儀

• Mars Energetic Particle Analyzer 火星高能粒子分析儀

為了保護(hù)探測(cè)器，天問(wèn)1號(hào)會(huì)裝在隔熱罩內(nèi)，因?yàn)樘綔y(cè)器下降到火星表面時(shí)，溫度會(huì)非常高。在著陸器從軌道母艦處分離后，它將會(huì)進(jìn)入這個(gè)紅色星球的大氣層，部署工作包括：準(zhǔn)備好降落傘，然后發(fā)射制動(dòng)火箭以減速降落。

已故中國(guó)首席科學(xué)家，萬(wàn)老先生，曾在《自然-天文學(xué)》中寫道：“天問(wèn)1號(hào)將第一次嘗試進(jìn)入軌道、著陸并分離探測(cè)器，并在軌道飛行器存在的情況下，協(xié)同觀測(cè)火星。從來(lái)沒(méi)有以這樣的方式執(zhí)行過(guò)行星探測(cè)任務(wù)，一旦成功，就將意味著一項(xiàng)重要技術(shù)取得巨大突破?！?/span>

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“以科學(xué)的角度來(lái)看，天問(wèn)1號(hào)執(zhí)行著最全面的探測(cè)任務(wù)，包括探測(cè)火星形態(tài)、地質(zhì)情況、礦物學(xué)、空間環(huán)境以及土壤和水冰的分布狀況?！?/span>

火星車的六個(gè)科學(xué)有效載荷包括:

●多光譜照相機(jī)

●地形照相機(jī)

●火星探測(cè)器地下探測(cè)雷達(dá)

●火星表面成分探測(cè)器

●火星磁場(chǎng)探測(cè)器

●火星氣象監(jiān)測(cè)器

天問(wèn)1號(hào)是一個(gè)由中國(guó)引領(lǐng)的項(xiàng)目，但來(lái)自不同國(guó)家的科學(xué)家們都同意協(xié)作這一項(xiàng)目。來(lái)自法國(guó)的天體物理學(xué)和計(jì)劃學(xué)研究所(IRAP)協(xié)助在天問(wèn)1的著陸巡視器（火星車）上安裝了一個(gè)內(nèi)含激光的擊穿光譜儀。來(lái)自?shī)W地利科學(xué)院太空學(xué)會(huì)的科學(xué)家們則為天問(wèn)1的環(huán)繞器設(shè)計(jì)了磁力儀并且?guī)椭C正了飛行設(shè)備。阿根廷則是一個(gè)中國(guó)擁有的深空追蹤天線的家園，這個(gè)設(shè)備將在天問(wèn)1發(fā)射后起到與其交流的作用。歐洲航天局也同意用它全球范圍的深空追蹤站的網(wǎng)絡(luò)支持與天問(wèn)1的交流。

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長(zhǎng)征5號(hào)整流罩上的LOGO——包括：歐洲航天局、法國(guó)航天局（CNES）、阿根廷航天局（CONAE）、奧地利科研促進(jìn)署（FFG）（圖片來(lái)源：新華網(wǎng)）。

當(dāng)火箭起飛時(shí)，10個(gè)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將以接近240萬(wàn)磅（約1090萬(wàn)牛頓）的推力推動(dòng)“長(zhǎng)征5號(hào)”箭體和"天問(wèn)1號(hào)"離地。

火箭從海南島起飛后向東飛行并飛躍南海?！伴L(zhǎng)征5號(hào)”的四個(gè)捆綁式助推器，將在火箭起飛三分鐘后分離，隨后濺落在南海中，其中每個(gè)助推器由兩臺(tái)YF-100型煤油發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)。 與來(lái)自中國(guó)內(nèi)陸航天發(fā)射場(chǎng)不同，從海南文昌起飛的火箭是沿著海上軌道飛行的，這樣火箭就可以把助推器和一級(jí)火箭拋離到海上而不是陸地上。

芯級(jí)上的兩臺(tái)YF-77型氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)以超低溫液氫和液氧為燃料，可以工作近八分鐘。在一級(jí)火箭燃燒的過(guò)程中，載荷上的掀蓋式整流罩將在火箭穿過(guò)底層的濃厚大氣層后被拋掉。

二級(jí)火箭上應(yīng)用的是兩臺(tái)可以關(guān)機(jī)并重啟的YF-75D型液氫發(fā)動(dòng)機(jī)。二級(jí)火箭計(jì)劃進(jìn)行兩次點(diǎn)火，直到“天問(wèn)1號(hào)”進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道，開(kāi)啟7個(gè)月的火星征途。

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作者：Stephen Clark

FY：Astronomical volunteer team

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