北京時間2021年5月15日早晨，經過長達296天的漫長星際旅行，天問一號向火星表面投下了其著陸器部分。7點18分，攜帶著“祝融”火星車的著陸器器，成功降落在了火星北半球的烏托邦平原之上。

此時此刻，中國成為了繼美國之后，第二個采用著陸器成功登陸火星，并將巡視器送上火星表面的國家。

為什么要選火星？

作為太陽系內軌道順位第四的行星，火星被歸類為“類地行星”范疇。

“類地”即類似于地球之意。類地行星表面以硅酸鹽化合物為主要成分，通常會有一個以固態物質為主的表面，而在類地行星內部，通常會有一個主要成分為鐵的金屬核心。

太陽系四大類地行星，左起分別為：水星、金星、地球、火星

在太陽系中，地球有金星與火星兩個同屬類地行星的近鄰，這兩顆行星又分別有著“地球孿生子”和“小地球”的雅號。自科學啟蒙時代，人類將視線轉向星辰以后，這兩顆距離地球最近的行星，一直被視為我們沖出搖籃邁入星空探索新家園時，兩個最具可能性的選擇。

前蘇聯金星13號探測器拍攝的金星地表。這枚探測器為了能在險惡環境內工作，使用了大量昂貴材料。可即便如此，在金星表面那宛如地獄的環境中，運行不足半小時，便出現了故障，并于2個小時后完全失聯

“地球孿生子”金星，無論直徑、質量，以及表面濃密的大氣層，都高度近似地球。然而它卻是不折不扣的“邪惡雙胞胎”。金星大氣層中的二氧化碳濃度高達96.5%，存在極其嚴重的溫室效應，表面溫度最高可達467℃，甚至超過了鉛（327°C）、錫（232°C）、鋅（420°C）等金屬的熔點。當前乃至中遠期可以預見到的技術，都不足以支持人類登陸金星展開探索甚至殖民活動。

相較之下，火星就溫和了許多。

其直徑約為地球的一半，自轉軸傾角、自轉周期則與地球相近。火星的大氣的主要成分雖然也是二氧化碳，但卻非常的稀薄，密度僅為地球大氣的1%，所以并沒有類似于金星表面那種恐怖的高溫。其表面平均溫度為-63℃，雖然嚴寒，但卻算不上極端。

整個太陽系最大的火山，同時也是最高的一座山——海拔達到26公里的奧林匹斯火山。與它相比，地球上的一切山峰都是“侏儒”

火星不但有著太陽系內最高也是最雄偉的火山奧林匹斯山，同時還有這迄今在太陽系內發現的最壯觀的峽谷水手谷。在其兩極，也存在著會隨季節消長，類似地球兩極冰蓋一樣的“極冠”構造。根據環繞火星的探測器分析，主要成分是干冰和水冰。2015年，NASA甚至宣布在火星表面發現了液態水的存在。

紅框部分便是水手谷，得名自美國的水手9號火星探測器，是火星乃至太陽系內最大的峽谷。根據后來多個探測器的測量，水手谷前后延展了超過4500公里，最寬處有600公里，最深則達到了8公里。與其相比，地球上最壯觀的雅魯藏布大峽谷，仿佛一條微不足道的小裂痕。圖片頂部的白色冠狀部分，就是火星著名的“極冠”，推測主要成分為干冰和水冰。這種“極冠”在火星的南極部分同樣存在

種種跡象表明，如果人類想要沖出地球殖民外星，火星是迄今為止唯一可行的目的地。

天問一號任務

實際上，天問一號并不是中國首個火星探測器。2011年11月9日，其前輩“螢火1號”探測器，因俄羅斯“天頂”號運載火箭發射失敗，墜毀在太平洋上。

俄羅斯的福布斯-土壤火星探測器與“螢火1號”組合體。圖片正中框架結構內的部分，便是我們的“螢火1號”

2016年1月，我國啟動自主火星探測項目，要求通過一次發射任務，實現火星環繞、著陸和巡視。天問一號就是基于該項目而研制的。

嚴格來說，天問一號其實是一個火星探測器組合體，由一部軌道飛行器、一個著陸器，以及搭載在著陸器上的火星車構成。其中執行巡視任務的火星車，被單獨命名為“祝融”。由于構造復雜，并搭載有獨立的降落器與火星車，天問一號全系統的總質量超過了5噸，成為了迄今為止中國研制并發射的最大型深空探測器。

天問一號軌道器部分，攜帶設備包括：中、高分辨率相機，火星磁強計，礦物光譜分析儀等。

不但要對火星表面進行系統性拍攝成像，繪制出屬于我國的完整火星表面圖，同時還要求對火星表面地形地貌和地質構造展開研究，探測火星空間磁場環境，分析火星礦物組成與分布，研究火星整體化學成分與化學演化歷史，分析火星資源與資源帶分布區等等。

圖片來源見右下角水印

巡視器“祝融”重約240公斤，安裝有多種探測設備。其技術傳承自此前成功巡視月球表面的“玉兔”系列月球車，但較之“玉兔”系列重了一倍。

天問一號作為一個整體，正如其立項時描述的那樣，探測任務包括環繞、著陸和巡視。換而言之，環繞探測是它的第一階段工作。

天問號自2020年7月23日發射，至2021年2月抵達火星前的地火轉移軌道

2021年2月10日，天問一號軌控發動機在環火星軌道遠地點啟動，將軌道由環繞火星赤道運行，變軌至垂直于赤道的火星太陽同步軌道。同時，通過對發動機的精確控制，探測器也將近火點位置，調整到了預定著陸的烏托邦平原所在的火星北半球低緯度地區。

2月24日，天問一號進一步“圓化”軌道，更加貼近火星表面，進入“停泊軌道”飛行，并在這條軌道上穩定運行了兩個半月。期間，使用搭載的各種照相設備，對火星表面進行了全幅拍攝，同步也對預定著陸區，進行了異常詳細的勘察。

自2月末到5月初，天問一號“繞”的任務基本宣告完成，中國航天局拿到了較高分辨率下整個火星表面的照片，初步完成了從軌道上對火星表面的礦物分布帶分析。此外，經過為期兩個半月的調試，探測器上搭載的各種設備，也進入了最佳工作狀態。釋放著陸器降落火星表面的時機，宣告成熟。

為什么選擇降落烏托邦平原？

烏托邦平原是火星上最大的一塊相對平坦地區。

由美國的海盜2號探測器拍攝的烏托邦平原景象

冷戰期間，美蘇展開激烈的太空競賽，競相發射探測器巡視火星。隨著對這顆紅色行星認識的加深，許多火星地標逐漸被公眾所熟知。其中就包括奧林匹斯火山、水手谷、烏托邦平原等。

在著名科幻系列作品《Stat trek》中，火星上的烏托邦平原是星際聯邦的主要造船基地。聯邦在烏托邦平原表面以及其上方的同步軌道上，設有多個造船廠。該系列作品中著名的“進取D”號、“勇抗”號以及“航海家”號星艦，均被設定為在此下水。

紅框位置為本次“麒麟”降落的大致區域

當然，天問一號會選擇烏托邦平原釋放著陸器，和《Stat trek》并沒有關系。之所以選擇那里，一來是因為地勢平坦有利于安全著陸；二來是因為烏托邦平原上確實有值得一看的內容。

現在的研究認為，火星于十數億年以前，曾經有過一個“濕潤時期”。地勢平坦且低洼的烏托邦平原，自然成為了火星上最有可能流淌著大量液態水的區域，是火星探測理所當然的熱點區域。

火星很可能存在過一個水分充沛有著藍天和白云的“濕潤時期”。直到今天，火星上很可能仍存留著大量的水

另外，在烏托邦平原上降落，已經被證明是可行的。因為早在1976年9月3日，美國發射的海盜2號探測器著陸器部分，正是降落在該區域的中心地帶。

天問一號去火星，主要研究些什么？

天問一號攜帶的中、高分辨率相機，其用途毋庸諱言，就是去拍攝整個火星表面高分辨率照片，繪制完整的火星表面圖的。至于礦物光譜分析儀，相信也不用詳細解釋。但是有很多朋友，可能對于上面提到的這個“火星磁強計”會產生困惑——這個設備到底是用來干嘛的？

磁強計是設計用來測量磁感應強度的儀器。安裝在天問一號上的火星磁強計，其主要任務包括：全面測量火星空間邊界層，探測火星南部局地巖層的剩磁及火星感應磁層，研究近火空間處的行星際等離子體和行星際磁場，同時還會結合其他載荷儀器對火星大氣中的粒子逃逸等問題開展研究等。

所謂太陽風，是恒星在聚變反應時噴出的高能帶電粒子流，能夠直接吹散行星表面的大氣層。而具備液態金屬內核的行星，在自旋時會產生很強的地磁場，可以屏蔽絕大部分太陽風，保護大氣層的穩定

由于火星沒有類似于地球那樣的金屬液態地核，其核心在十數億年前已經逐漸冷卻，所以火星的地磁強度遠不及地球，無法有效屏蔽長驅直入的太陽風侵襲。

其后果就是，火星曾經有過不輸于地球和金星的濃密大氣層，但在十數億年太陽風持續不斷的侵襲之下，如今這個大氣層已經變得極其稀薄。所以，詳細研究火星的磁場數據，將有助于我們了解火星環境演變至今的整個過程。

至于“祝融”，其作為一臺巡視器，主要的任務正如字面上的意思——去看一看，“巡視”一番。

去年，當官方公布“祝融”巡視器細節時，許多網友因為其沒有安裝機械臂而感到沮喪。因為機械臂是進行表面采樣，并進行成分分析所必備的。然而，為此感到沮喪，實在大可不必，因為“祝融”不需要進行采樣就能夠完成成分分析工作，因為它只需要“看看”就能懂。

做到看一眼就懂的關鍵，是“祝融”搭載的微成像相機、激光誘導擊穿光譜儀。

微成像相機用來觀察火星表面沙石的微小細節，精度可達微米級。而激光誘導擊穿光譜儀，是一種主動探測裝置——通過射出激光束燒灼周圍的泥土和巖石使之形成等離子體，然后啟動短波紅外光譜顯微成像儀分析器來分析其所含成分。其效率遠超機械臂采樣分析方式。

激光誘導擊穿光譜儀工作狀態效果圖

而微成像相機、激光誘導擊穿光譜儀的組合，結合“天問一號”軌道器搭載的礦物光譜分析儀，可以從宏觀和細節兩個角度，對火星的成分以及礦物分布，進行系統性的考察。

截至“祝融”降落火星表面，迄今為止世界各國總計進行過47次火星探測任務。其中美國21次、蘇聯/俄羅斯19次、歐洲2次、日本1次、印度1次、阿聯酋1次、中國2次。

火星探測絕非易事，在所有47次任務中，有20次完全失敗、7次僅部分成功，完全成功的僅20次，成功率不足43%。

其中，蘇聯/俄羅斯的火星任務幾乎如同“中邪”一樣，至今未能實現哪怕一次完全成功。而美國，也是在付出多次失敗后，才于1975年8月20日，由海盜1號（Viking-1）探測器率先實現了在火星上著陸的目標。至于首次將遙控巡視車送上火星，則要等到1996年12月4日的火星探路者任務（Mars Pathfinder）。

迄今為止美國送上火星的三種巡視器。從小至大分別為火星探路者號攜帶的Sojourner火星車、勇氣/機遇號、毅力號。“祝融”大致與勇氣/機遇號相當

所以就此一點而言，中國首次獨立展開火星探測任務，即實現了環繞和成功著陸火星的目標，堪稱是一項了不起的成就。

“天問”這個名字，取自屈原的長詩《天問》。該詩從天地離分、陰陽變化、日月星辰等自然現象，一直問到神話傳說乃至圣賢兇頑和治亂興衰等歷史規律，象征著我們自古以來，世世代代追求真理的探索精神。

而天問一號所執行的，就是這樣一個探求地外星球真相的偉大任務。但這個任務并不以一號探測器的使命為終。因為火神“祝融”所代表的，只是這個系列探索任務的火星部分。

所謂“星辰大海”，在今日的中國并非一句空泛的口號。自我國啟動載人航天工程以來，中國人正在一步一個腳印，向著地球以外的星空邁出自己的腳步。在這個載人航天工程“三步走”規劃逐漸邁向尾聲的今天，確定我們下一步的探索方向，也正逐漸被提上議事日程。

今日，隨著“祝融”的著陸，天問一號的任務已經成功過半。而現在最值得期待的無疑是，天問二號乃至天問N號，將航向何方？

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