今年下半年中国航天将迎来2次重大的深空探测任务。一个是首次拜访火星的天问一号，另一个则是首次进行月球采样返回任务的嫦娥五号。
我们知道长征5B是专门用来在环地轨道搭建空间站的，而像奔月探火这种深空任务就落在5B的老大哥长征五号身上了。就在年7月23日，在海南岛的中国文昌航天发射场用长征五号遥四运载火箭成功发射了首次火星探测任务的天问一号探测器，并在火星实现绕、着、巡三位一体的科学任务。
在2年一次的登陆火星窗口期，中国人终于开启了首次对于火星的探索。如果成功将成为世界上第一个首次发射就能完成在火星绕、着、巡三项任务的国家。而此次在窗口期叫剑指火星的还有两位，一个是阿联酋，他们联合三个美国学校研制的希望号火星探测器在中国发射的3天前，7月20日借由日本的H-2A运载火箭成功发射。
另一个是美国的毅力号，原本NASA计划7月17日使用宇宙神运载火箭发射，但因故推迟到7月30日没有抢到头香。这两个探测器我们稍后再讲。
那么天文一号水平到底如何，在世界又能排到什么位置？今天我们就来介绍一下。
详解天问一号可能取得的成就之前，我们先来解答几个小疑问。首先宇宙速度这个学过物理的人都了解。简单说一下我们往天空扔石头，石头会做抛物线，运动力量越大，抛的也就比较远。
假如我们造一个很牛的大炮，例如人间大炮可以把人或物体轰出去。如果力量足够大，理论上来说可以绕地球一圈再落回原点。如果再大上那么一点，速度达到每秒7.9公里，那么它就可以一直环绕地球飞行不回来了，这就是第一宇宙速度。
不过我们再把速度提高达到每秒11.2公里，他就会脱离地球的引力场跟地球说再见了。这个最低的地球逃逸速度就是第二宇宙速度。那么如果我们想摆脱太阳的束缚，想去半人马座找三体人怎么办呢？那就要达到每秒16.7公里的第三宇宙速度了。所以人类想要去火星完成探测任务，达到第二宇宙速度则是最基本的前提。这个看似难度好像并不大，那么此前的火星任务中有没有就栽在了这一步的呢？还别说真的有。
其中以俄罗斯的经验最为丰富，而最让中国人印象深刻的就是年俄罗斯在中国首颗火星探测器萤火1号的俄罗斯福布斯土壤探测器这个火星任务中国搭了个便车。俄罗斯其实早在年就主动向中国发出邀约，要知道中国制造10年后的年才发射了有此种运力的长五号火箭，所以在当时面对这个火星一次游的便车岂有不搭之理，但留给中国的运载余量只有公斤左右，这么小的余量中国就只能设计一个有史以来最小的环火星探测器，仿佛是暗夜中的一个小小荧火虫。
这刚好就是中国古代对火星的称谓萤惑的谐音，因此萤火一号应运而生。俄罗斯原计划是年发射因故推迟，错过了那次窗口期只能延后2年后，也就是年11月，他在两国探测器的天顶号运载火箭腾空而起飞向太空。但在达到近地轨道准备变轨进入第二宇宙速度时发动机未能点火，而且又失联了所以福布斯在公里高的近地轨道上孤独地飞了2个月后，自然也落在南太平洋里，所以看来靠人终究不如靠自己。自那时起中国开启了自主发展火星探测的计划，于是有了现在的天文一号。
中国为什么要建立海南文昌发射中心？
另一个小疑惑是为什么最近几次中国发射的长征五号和长征5B都是选择在海南岛，在此天涯海角不会给火箭的运输和维护造成不方便吗？很简单因为海南文昌的纬度更低，那为什么这种大运力的火箭通常要选择在纬度较低的地方呢？原因在于纬度越低，地球自转速度越快，火箭最终的飞行速度是运载火箭的速度加地球转动线的速度。因为在火箭速度相同的情况下，地球的转速度越快，被发射的探测器的速度也就越大。
简而言之火星探测器要脱离地球，从某种程度上来说，是被地球甩出去的，所以越接近赤道被甩出去就越容易，这样就达到节省燃料增加载荷的效果。经过计算，在海南文昌发射要比在西昌发射提高7.4%的有效载荷，大约为千克。这相当于3颗萤火一号。
而纵观世界各国的火箭发射中心，也大多选在国内纬度较低的地区。像美国的肯尼迪航天中心，就是位于最南部的佛罗里达州。世界纬度最低的是在南纬2.9度的意大利圣马科发射场。此地位于东非欧洲航天中心，也在南美找了个地方，是位于更接近赤道的法属圭亚那。
那么世界上纬度最高的是哪里呢？大家可能也猜到了，那就是北纬63度的俄罗斯普列谢茨克发射场。而在苏联时代，南方的哈萨克斯坦有个拜科努尔发射基地位于北纬46度，勉强可用苏联的绝大部分航天发射计划都在这个地方。但随后苏联解体了，想用拜科努尔就只能靠租了。
俄罗斯心里苦，干相同的活我出力最多，这也太不公平了。我要这么大的地盘有什么用呢？所以综上所述，这就是为什么中国在已经有了酒泉、西昌、太原三大火箭发射中心后，又在年新建海南文昌发射中心的原因了。
天问一号与其他两国的探测器的区别在哪里？
天问一号火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成，总重量达到5吨，命名来自0多年前屈原的长诗天问，刚才提到了此次中国火星探测任务是要完成绕、着、巡三大任务。简单来说，天问一号被甩出地球后，能超过第二宇宙速度的超高速奔向火星。找到火星后要来个紧急刹车，这一步非常的重要一不留神就会跟火星擦肩而过。
年，日本发射的火星探测器均匀点火失败而错过火星轨道，从而变为一个周期为两年的环太阳卫星。所以绕并没有看似那么简单。天问一号的环绕器，配置了中高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪共7台载荷，将对火星开展全球性普查探测。
那么仅仅在火星轨道上绕圈圈、拍拍照，这恐怕也探测不到火星人吧？的确，所以这被称为普查，后面还有详查和精查两步，登陆火星并进行巡视探测叫详查；将样本带回地球供科学家在实验室研究这叫精查。今日精查还无人做到，而中国此次尝试的也正是前两部天问一号绕行火星后转个几天完成着陆区的预先探测和着陆点调整后，将择机释放着陆巡视器，而轨道环绕劲将继续留在天上调整进入中继通信轨道，为之后与巡视器通信。
接下来即将进入最为紧张刺激的着陆恐怖7分钟了。这也是多国屡次尝试而最终失败的梦魇，着陆巡视器与轨道环绕器分离后进入火星大气，将通过气动外形降落伞、反推发动机等多级减速和着陆腿缓冲软着陆于火星表面，这几个阶段都必须严格按照程序执行，否则一招不慎满盘皆输。
为了可以安全着陆火星，年11月14日，中国在位于河北怀来亚洲最大的地外天体着陆综合试验场，成功模拟了着陆器在火星重力环境下的悬停避障缓速下降的过程。这为火星探测任务的如期实施奠定了基础。
接下来如果一切顺利的话，中国的火星车将与承载平台分离，可以开心的在火星表面巡游了。此次的火星车配置了多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星向测量仪地形相机共6台科学载荷。
对着陆区的详查也将随即展开。绕、着、巡的三大任务完成如果成功，中国也将史无前例的成为首次发射就一次性完成了这三项任务的国家，起点很高同时挑战也很大。那么如果三项任务完成是不是就大功告成了呢？并不是的，前面的路还很长。前面也说了详查之后就是精查，想要精查就需要把火星样本运回地球，但这个难度可就大了，也是很多人也注意到了在各大新闻媒体的报道中，此次美国NASA发射的毅力号将完成登陆火星寻找地外生命采集样本返回地球。那这是不是意味着美国此次的火星探险之旅将完成把火星样本带回地球的任务呢？
其实不然，毅力号并不会直接返回地球，而是对火星的样本进行采集和存储，等『人』来接它，人类在还无法做到一次性去火星再回来。所以这个『回』美国分了两步，毅力号成功后按计划NASA和欧洲航天局可在年向火星发射2台航天器。其中一台在于年在火星着陆，届时将从毅力号接过样品，随后该航天器把样本发射到火星轨道上，交给另一台航天器，后者将于年返回地球。
所以这么看来人类要看到火星上的东西并开始研究，最快也要等到21世纪的30年代了。那么此次窗口期另一个国家阿联酋的火星探测器又是怎么回事呢？这个承载了阿拉伯年轻人希望与梦想的希望号，其实是由阿联酋出资美国航天科技人员设计制造，并由日本的H-2A运载火箭发射的联合项目，阿联酋人全程参与并学习，希望号实质上是美国火星探测器MAVEN的后续，发射质量为1.5吨，主要负责观测火星气象变化。当然冠名权非钞给力的阿联酋莫属了。
换句话说希望号只是一个实现绕行任务的气象卫星。这个与中美两国一次进行多个任务的毅力号和天问一号压根不是一个量级。那么除了此次发射的阿中美三国，世界上还有哪些国家完成过火星探险之旅呢？
人类探索火星的第一次尝试发生在年10月10日，苏联发射了第一颗探测器火星一号，但最终以失败告终。此后每到地火接近的窗口期类都像探索火星发起了挑战。第一次成功的是美国人，年发射的水手四号探测器，首次飞掠火星并传回22张火星图片。人类第一次在如此近的距离一睹火星的模样，注意这次只是飞跃，而不是刚才提到的环绕。
第一个成功进入火星轨道的是谁呢？年美苏相继发出大招，美国发射两次，苏联更是来了个3连发。这五个探测器中美国1个、苏联2个最后成功抵达火星轨道。而美国的水手9号走了几天拿下第一。而苏联的另外两个则有一个更为庞大的计划将完成人类首次绕行和着陆两位一体的尝试。
其中火星2号在降落时伞没打开来了个硬着陆失败坠毁成为第一个抵达火星表面的人造物，但这个第一不要也罢。几天后火星3号又尝试了一把，这次终于实现了软着陆。但着陆器只工作了14秒就失联了，连一张照片都没有传回地球。人类首次着陆火星的尝试失败，那么后来谁成功了呢？
是美国年的海盗1号和海盗2号来了个两连发，竟然全部软着陆成功。俄罗斯自此心灰意冷，此后10年再无工作。注意美国成功的这两次只是饶、着两步，那时的着陆器还无法自行运动。所以巡还没有实现。那么这个巡又是谁第一个实现的呢，没错，还是美国。
年12月，美国探路者号发射，并于次年美国国庆日成功登陆火星，并释放火星车巡视探测。这也是人类送往火星的第一步。火星车再次拿下第一。那么现在的天问一号的绕、着、巡探测方式是否是在重复24四年前的探路者号呢？
还真的不是！因为美国的探路者号既没有携带轨道环绕器，也没有尝试先进入火星轨道绕行再着陆的方式，而是像流星一般直接冲向火星。它离开地球经过天的冲刺后，探路者号以公里的时速疾驰而下冲向火星。通过降落伞反向火箭和一个巨大的气囊最终一颠一颠的落地了。
而依靠相同的方式，美国又在4年成功的让两个巡视车登陆到了火星上，分别是勇气号和机遇号。但这种一颠一颠的方式有个坏处就是降落时无法再修正，增加了不确定性。一旦跌进沟里就麻烦了。所以美国在年发射好奇号时采用了更为先进的降落伞加反向推进，最后悬停释放火星车的方式。这种方式不仅酷炫，而且精度颇高。好奇号比预定的着陆位置只差了2.4公里。而且这款火星车为核动力驱动，大大延长了其探测时间，17天仍在工作。
以上可见美国对于只携带着陆器和火星车的一次性着+巡的方式已经驾轻就熟，成功率相当高。但如果再加上携带轨道环绕器的话，绕、着、巡一次三连还从来没有做到过。那么谁曾经尝试过呢？
那就是欧洲3年，欧洲航天局的火星快车探测器，它在火星快车轨道器和英国的猎兔犬二号着陆器两大部分飞向火星尝试一次三连结果轨道器成功入轨实现了绕。但着陆器跟轨道器分离后就失去了联系。此后猎兔犬二号就杳无音信了。
欧洲人不服气，年又尝试了一次，最后于着陆时1秒的计算失误提前将降落伞和防热罩分离，火星车因硬着陆而坠毁，后两步又没有实现。可见要一次性完成绕、着、巡还真的没那么容易。
所以此次中国首次尝试火星任务叫一次性完成，此前并无先例的高难度。那么一旦成功天问一号就将载入史册。在今年的发射窗口之前，人类共执行过44次火星探测任务，其中19次成功，25次失败，成功率只有43%，可见风险极大。
而迄今为止成功登陆的探测器也只有8个，分别为海盗一号、海盗二号、探路者号、勇气号、机遇号、凤凰号、好奇号和洞察号。其中能做到巡的火星车只有4辆，探路者号、勇气号、机遇号和好奇号以上全部来自NASA美国遥遥领先。
而在火星轨道上仍在正常工作的轨道卫星还有6个，其中美国3个，欧洲2个、印度1个，有人会奇怪怎么还出现了个印度？没错，印度对于火星的探索走在了中国前面，而且还拿下了一个亚洲第一。之前提到了年日本向火星发射的希望号探测器没能绕行火星，结果绕行了太阳。
年，中国的萤火一号搭便车失败的两年后，印度却成功了。年印度独立发射了火星轨道探测器，并在年成功进入了火星轨道。虽然此次任务并不包括登陆火星，但首次发射并成功，拿下了亚洲第一，真是可喜可贺。印度人也大喜过望，还把火星妈妈印证在0卢比的钞票上。
以上就是各国对于火星的探索史。等下是不是忘了一个人——马斯克那个狂人不是在年把自己的跑车发射火星了吗？现在也该入轨了吧，其实那次发射还真的是一次彻头彻尾的广告式发射。首先窗口期就没赶上，年的『探火』发射窗口在5月。而马斯克的重型猎鹰火箭早就2月就升空了，错过了发射窗口，它的运行轨迹就只能是这样，距离火星还有十万八千里呢，而且它的跑车也没有任何反向推进装置无法减速。即便在窗口期发射顶多也只能直接冲向火星而被大气层焚毁，像这种火星轨道绕圈圈绝无可能。
中国的天问一号在太空中疾驰，7个月的时间抵达火星。而中国能否成为继美国之后第二个把火星车成功降落在火星表面的国家，我们一起拭目以待吧。
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