天问一号登陆火星，居然有些地方超越了美国

北京时间2021年5月15日上午，经过296天的漫长星际旅行，田文一号将其着陆器落在了火星表面。7时18分，搭载“祝融”号火星车的着陆器成功降落在火星北半球的乌托邦平原。

这一刻，中国成为继美国之后，第二个用着陆器成功登陆火星的国家，并在火星表面放上了巡视器。

为什么选择火星？

作为太阳系的第四颗行星，火星被归类为“类地行星”。

“类地”的意思是与地球相似。类地行星的表面主要由硅酸盐化合物组成，通常有一个主要由固体物质组成的表面，而类地行星内部通常有一个主要由铁组成的金属核心。

太阳系中有四种类地行星，从左起:水星、金星、地球和火星。

在太阳系中，地球有两个近邻，金星和火星，它们都是类地行星，这两颗行星分别有“地球孪生”和“小地球”的绰号。从科学启蒙时代开始，当人们把目光投向星星的时候，距离地球最近的两颗行星，就一直被认为是我们冲出摇篮，进入星空探索新家园时最有可能的两个选择。

前苏联金星13号探测器拍摄的金星表面。为了在危险的环境下工作，这个探测器使用了很多昂贵的材料。即便如此，在金星表面地狱般的环境下，不到半个小时就坏了，2个小时后彻底失联。

金星是地球的孪生兄弟，它的直径、质量和稠密的大气层都与地球高度相似。然而却是不折不扣的“邪恶双胞胎”。金星大气中二氧化碳浓度高达96.5%，具有极其严重的温室效应。表面温度可达467℃，甚至超过铅(327℃)、锡(232℃)、锌(420℃)等金属的熔点。目前即使是中长期可预见的技术也不足以支撑人类登陆金星探索甚至殖民。

相比之下，火星就温和多了。

其直径约为地球的一半，自轴倾斜的自转周期与地球接近。虽然火星大气的主要成分是二氧化碳，但是很稀薄，密度只有地球大气的1%，所以没有类似金星表面的恐怖高温。地表平均温度-63℃，偏冷，但不算极端。

整个太阳系最大的火山，同时也是最高的山——海拔26公里的奥林匹斯火山。与它相比，地球上所有的山峰都是“矮子”

火星不仅有太阳系中最高最雄伟的火山奥林匹斯山，还有迄今为止太阳系中发现的最壮观的水手峡谷。在其两极，还有一个“极帽”结构，会随着季节的变化而起伏，类似于地球两极的冰盖。根据火星周围的探测器分析，主要成分是干冰和水冰。2015年，美国宇航局甚至宣布在火星表面发现了液态水。

红框是水手谷，以美国水手9号火星探测器命名，是火星乃至太阳系最大的峡谷。根据后来几个探测器的测量，水手谷前后绵延4500多公里，最宽处600公里，最深处8公里。与之相比，地球上最壮观的雅鲁藏布江大峡谷就像一条微小的裂缝。图片上方的白色皇冠就是著名的火星“极冠”。推测主要成分是干冰和水冰。这种“极冠”也存在于火星的南极部分。

种种迹象表明，人类要想冲出地球，殖民外星人，火星是迄今为止唯一可行的目的地。

田文1号任务

事实上，田文一号并不是中国的第一个火星探测器。2011年11月9日，其前身“萤火1号”探测器因俄罗斯“天顶”运载火箭故障坠毁在太平洋。……

俄罗斯的福布斯-土壤火星探测器和“萤火1号”组合。画面中间框架结构的部分就是我们的“萤火虫1”

2016年1月，我国启动自主火星探测工程，需要发射任务实现火星绕月、着陆、巡视。田文一号就是在这个项目的基础上发展起来的。

严格来说，田文一号实际上是一个火星探测器组件，由轨道器、着陆器和着陆器上的火星车组成。其中，执行巡逻任务的火星车被单独命名为“祝融”。由于其复杂的结构和独立的着陆器和漫游器，田文一号系统的总质量超过5吨，是迄今为止中国研制和发射的最大的深空探测器。

田文一号轨道器部分，搭载设备包括:中高分辨率相机、火星磁力仪、矿物光谱分析仪等。

不仅要对火星表面进行系统的拍摄和成像，绘制完整的属于中国的火星表面地图，还要研究火星表面的地形地貌和地质结构，探测火星的空间磁场环境，分析火星矿物的成分和分布，研究火星整体的化学成分和化学演化历史，分析火星资源的分布区域和资源区。

图片来源见右下角水印。

巡逻队“祝融”号重约240公斤，配备多种探测设备。它的技术继承了之前成功巡视月球表面的“玉兔”系列月球车，但比“玉兔”系列重一倍。

作为一个整体，田文1号，正如其成立时所描述的那样，具有包括盘旋，着陆和巡逻在内的探索任务。换句话说，环航探测是它的第一阶段。

2020年7月23日发射太空问号，2021年2月到达火星前的地火转移轨道。

2021年2月10日，田文一号轨道控制发动机在环火星轨道的远地点启动，轨道由环火星赤道轨道变更为垂直于赤道的火星太阳同步轨道。同时，通过对发动机的精确控制，探测器还将近火点的位置调整到了乌托邦平原预定着陆的火星北半球低纬度地区。

2月24日，田文一号进一步“绕行”轨道，越来越接近火星表面，进入“停泊轨道”飞行，并在这个轨道上稳定运行了两个半月。期间使用了各种摄影器材对火星表面进行了全面拍摄，对预定着陆区域也进行了异常细致的调查。

2月底至5月初，田文一号“环航”任务基本完成，中国航天局获得了高分辨率的火星全表面照片，初步完成了从轨道上对火星表面矿物分布带的分析。此外，经过两个半月的调试，探测器上搭载的各类设备也已进入最佳工作状态。释放着陆器并在火星表面着陆的时机已经成熟。

你为什么选择在乌托邦平原登陆？

乌托邦平原是火星上最大的相对平坦的地区。

0

美国维京2号探测器拍摄的乌托邦平原景象

冷战时期，美国和苏联展开了激烈的太空竞赛，发射探测器巡视火星。随着对这颗红色星球认识的深入，许多火星地标逐渐为大众所知。其中包括奥林匹斯山、水手谷和乌托邦平原。

在著名的科幻系列《星际迷航》中，火星上的乌托邦平原是星际联邦的主要造船基地。联邦在乌托邦平原上有几个造船厂，在……它上面的同步轨道。这一系列作品中著名的星舰“企业号D”、“勇敢抵抗号”、“航海家号”都是在这里设定下水的。

1

红框的位置是麒麟这次着陆的大概区域。

当然，田文一号会选择乌托邦平原释放着陆器，这与Stat trek无关。之所以选择那里，一是地势平坦，有利于安全着陆；其次，乌托邦平原上有值得一看的东西。

根据目前的研究，火星在十多亿年前曾经有过一个“潮湿期”。平坦低洼的乌托邦平原自然成为火星上最有可能有大量液态水流动的区域，是火星探测的天然热点。

2

火星可能有一个“潮湿期”，有丰富的水、蓝天和白云。直到今天，火星上很可能还有大量的水。

此外，登陆乌托邦平原已被证明是可行的。因为早在1976年9月3日，美国发射的维京2号探测器的着陆器部分就在该区域中心着陆。

田文一号去火星主要研究什么？

田文1号的中高分辨率相机不可否认地被用于拍摄整个火星表面的高分辨率照片，并绘制完整的火星表面地图。至于矿物光谱分析仪，我相信没必要详细解释了。但是，很多朋友可能会对上面提到的“火星磁力仪”感到困惑——这个设备是用来做什么的？

磁力仪是一种用来测量磁感应强度的仪器。安装在“田文一号”上的火星磁力仪的主要任务包括:全面测量火星空间边界层，探测火星南部局部地层的剩磁和火星诱导磁层，研究火场附近的行星际等离子体和行星际磁场，结合其他载荷仪器研究火星大气中的粒子逃逸。

3

所谓太阳风，是恒星在聚变反应过程中喷出的一股高能带电粒子流，可以直接吹走行星表面的大气。拥有液态金属内核的行星在自转时会产生强大的地磁场，可以屏蔽大部分太阳风，保护大气层的稳定。

由于火星不像地球那样有金属液体内核，其内核在十几亿年前已经逐渐冷却，所以火星的地磁强度远不如地球，无法有效屏蔽太阳风。

因此，火星曾经拥有不亚于地球和金星的稠密大气层，但现在这种大气层在十几亿年太阳风的不断攻击下变得极其稀薄。因此，对火星磁场数据的详细研究将有助于我们了解火星环境演变的全过程。

至于“祝融”，作为巡视器，它的主要任务正如字面意思一样——去看一看，进行“巡视”。

4

去年，当官方发布“祝融”号巡视器的细节时，许多网友都感到沮丧，因为它没有安装机械臂。因为机械臂是表面取样和成分分析所必需的。不过，真的没必要感到沮丧，因为“祝融”不需要采样就能完成成分分析，因为它只需要“看”就能理解。

一目了然的关键是朱荣携带的显微成像相机和激光诱导击穿光谱仪。北京时间2021年5月15日上午，经过296天的漫长星际旅行，田文一号将其着陆器落在了火星表面。7时18分，搭载“祝融”号火星车的着陆器成功降落在火星北半球的乌托邦平原。

这一刻，中国成为继美国之后，第二个用着陆器成功登陆火星的国家，并在火星表面放上了巡视器。

为什么选择火星？

作为太阳系的第四颗行星，火星被归类为“类地行星”。

“类地”的意思是与地球相似。类地行星的表面主要由硅酸盐化合物组成，通常有一个主要由固体物质组成的表面，而类地行星内部通常有一个主要由铁组成的金属核心。

太阳系中有四种类地行星，从左起:水星、金星、地球和火星。

在太阳系中，地球有两个近邻，金星和火星，它们都是类地行星，这两颗行星分别有“地球孪生”和“小地球”的绰号。自从科学时代……ic启蒙，当人们把目光投向星星的时候，离地球最近的两颗行星，一直被认为是我们冲出摇篮，进入星空探索新家园时最有可能的两个选择。

前苏联金星13号探测器拍摄的金星表面。为了在危险的环境下工作，这个探测器使用了很多昂贵的材料。即便如此，在金星表面地狱般的环境下，不到半个小时就坏了，2个小时后彻底失联。

金星是地球的孪生兄弟，它的直径、质量和稠密的大气层都与地球高度相似。然而却是不折不扣的“邪恶双胞胎”。金星大气中二氧化碳浓度高达96.5%，具有极其严重的温室效应。表面温度可达467℃，甚至超过铅(327℃)、锡(232℃)、锌(420℃)等金属的熔点。目前即使是中长期可预见的技术也不足以支撑人类登陆金星探索甚至殖民。

相比之下，火星就温和多了。

其直径约为地球的一半，自轴倾斜的自转周期与地球接近。虽然火星大气的主要成分是二氧化碳，但是很稀薄，密度只有地球大气的1%，所以没有类似金星表面的恐怖高温。地表平均温度-63℃，偏冷，但不算极端。

整个太阳系最大的火山，同时也是最高的山——海拔26公里的奥林匹斯火山。与它相比，地球上所有的山峰都是“矮子”

火星不仅有太阳系中最高最雄伟的火山奥林匹斯山，还有迄今为止太阳系中发现的最壮观的水手峡谷。在其两极，还有一个“极帽”结构，会随着季节的变化而起伏，类似于地球两极的冰盖。根据火星周围的探测器分析，主要成分是干冰和水冰。2015年，美国宇航局甚至宣布在火星表面发现了液态水。

红框是水手谷，以美国水手9号火星探测器命名，是火星乃至太阳系最大的峡谷。根据后来几个探测器的测量，水手谷前后绵延4500多公里，最宽处600公里，最深处8公里。与之相比，地球上最壮观的雅鲁藏布江大峡谷就像一条微小的裂缝。图片上方的白色皇冠就是著名的火星“极冠”。推测主要成分是干冰和水冰。这种“极冠”也存在于火星的南极部分。

种种迹象表明，人类要想冲出地球，殖民外星人，火星是迄今为止唯一可行的目的地。

田文1号任务

事实上，田文一号并不是中国的第一个火星探测器。2011年11月9日，其前身“萤火1号”探测器因俄罗斯“天顶”运载火箭故障坠毁在太平洋。

俄罗斯的福布斯-土壤火星探测器和“萤火1号”组合。画面中间框架结构的部分就是我们的“萤火虫1”

2016年1月，我国启动自主火星探测工程，需要发射任务实现火星绕月、着陆、巡视。田文一号就是在这个项目的基础上发展起来的。

严格来说，田文一号实际上是一个火星探测器组件，由轨道器、着陆器和着陆器上的火星车组成。其中，执行巡逻任务的火星车被单独命名为“祝融”。由于其复杂的结构和独立的着陆器和漫游器，田文一号系统的总质量超过5吨，是迄今为止中国研制和发射的最大的深空探测器。

田文一号轨道器部分，搭载设备包括:中高分辨率相机、火星磁力仪、矿物光谱分析仪等。

不仅需要系统化……cally对火星表面进行拍摄和成像，绘制完整的属于中国的火星表面地图，还要研究火星表面的地形地貌和地质结构，探测火星的空间磁场环境，分析火星矿物的成分和分布，研究火星的整体化学成分和化学演化历史，分析火星资源的分布区域和资源区。

图片来源见右下角水印。

巡逻队“祝融”号重约240公斤，配备多种探测设备。它的技术继承了之前成功巡视月球表面的“玉兔”系列月球车，但比“玉兔”系列重一倍。

作为一个整体，田文1号，正如其成立时所描述的那样，具有包括盘旋，着陆和巡逻在内的探索任务。换句话说，环航探测是它的第一阶段。

2020年7月23日发射太空问号，2021年2月到达火星前的地火转移轨道。

2021年2月10日，田文一号轨道控制发动机在环火星轨道的远地点启动，轨道由环火星赤道轨道变更为垂直于赤道的火星太阳同步轨道。同时，通过对发动机的精确控制，探测器还将近火点的位置调整到了乌托邦平原预定着陆的火星北半球低纬度地区。

2月24日，田文一号进一步“绕行”轨道，越来越接近火星表面，进入“停泊轨道”飞行，并在这个轨道上稳定运行了两个半月。期间使用了各种摄影器材对火星表面进行了全面拍摄，对预定着陆区域也进行了异常细致的调查。

2月底至5月初，田文一号“环航”任务基本完成，中国航天局获得了高分辨率的火星全表面照片，初步完成了从轨道上对火星表面矿物分布带的分析。此外，经过两个半月的调试，探测器上搭载的各类设备也已进入最佳工作状态。释放着陆器并在火星表面着陆的时机已经成熟。

你为什么选择在乌托邦平原登陆？

乌托邦平原是火星上最大的相对平坦的地区。

0

美国维京2号探测器拍摄的乌托邦平原景象

冷战时期，美国和苏联展开了激烈的太空竞赛，发射探测器巡视火星。随着对这颗红色星球认识的深入，许多火星地标逐渐为大众所知。其中包括奥林匹斯山、水手谷和乌托邦平原。

在著名的科幻系列《星际迷航》中，火星上的乌托邦平原是星际联邦的主要造船基地。联邦在乌托邦平原表面及其上方的同步轨道上有几个造船厂。这一系列作品中著名的星舰“企业号D”、“勇敢抵抗号”、“航海家号”都是在这里设定下水的。

1

红框的位置是麒麟这次着陆的大概区域。

当然，田文一号会选择乌托邦平原释放着陆器，这与Stat trek无关。之所以选择那里，一是地势平坦，有利于安全着陆；其次，乌托邦平原上有值得一看的东西。

根据目前的研究，火星在十多亿年前曾经有过一个“潮湿期”。平坦低洼的乌托邦平原自然成为火星上最有可能有大量液态水流动的区域，是火星探测的天然热点。

2

火星可能有一个“潮湿期”，有丰富的水、蓝天和白云。直到今天，火星上很可能还有大量的水。

此外，登陆乌托邦平原已被证明是可行的。因为早在1976年9月3日，美国发射的维京2号探测器的着陆器部分就在该区域中心着陆。

田文一号去火星主要研究什么？

田文1号的中高分辨率相机不可否认地被用于拍摄整个火星表面的高分辨率照片，并绘制完整的火星表面地图。至于矿物光谱分析仪，我相信没必要详细解释了。但是，很多朋友可能会对上面提到的“火星磁力仪”感到困惑——这个设备是用来做什么的？

磁力仪是一种用来测量磁感应强度的仪器。安装在“田文一号”上的火星磁力仪的主要任务包括:全面测量火星空间边界层，探测火星南部局部地层的剩磁和火星诱导磁层，研究火场附近的行星际等离子体和行星际磁场，结合其他载荷仪器研究火星大气中的粒子逃逸。

3

所谓太阳风，是恒星在聚变反应过程中喷出的一股高能带电粒子流，可以直接吹走行星表面的大气。拥有液态金属内核的行星在自转时会产生强大的地磁场，可以屏蔽大部分太阳风，保护大气层的稳定。

由于火星不像地球那样有金属液体内核，其内核在十几亿年前已经逐渐冷却，所以火星的地磁强度远不如地球，无法有效屏蔽太阳风。

因此，火星曾经拥有不亚于地球和金星的稠密大气层，但现在这种大气层在十几亿年太阳风的不断攻击下变得极其稀薄。因此，对火星磁场数据的详细研究将有助于我们了解火星环境演变的全过程。

至于“祝融”，作为巡视器，它的主要任务正如字面意思一样——去看一看，进行“巡视”。

4

去年，当官方发布“祝融”号巡视器的细节时，许多网友都感到沮丧，因为它没有安装机械臂。因为机械臂是表面取样和成分分析所必需的。不过，真的没必要感到沮丧，因为“祝融”不需要采样就能完成成分分析，因为它只需要“看”就能理解。

一目了然的关键是朱荣携带的显微成像相机和激光诱导击穿光谱仪。显微成像相机用于观察火星表面的沙子和石头的微小细节，精度可以达到微米级。激光诱导击穿光谱仪是一种主动探测装置——它通过发射激光束燃烧周围的土壤和岩石形成等离子体，然后启动短波红外光谱显微成像仪的分析仪对其成分进行分析。其效率远远超过机械臂的采样分析方法。

0

激光诱导击穿光谱仪工作状态效应图

显微成像相机和激光诱导击穿光谱仪相结合，结合“田文一号”轨道器携带的矿物光谱分析仪，可以从宏观和细节两个角度系统地考察火星的成分和矿物分布。

到祝融登陆火星表面为止，世界各国已经进行了47次火星探测任务。其中，美国21次，苏联/俄罗斯19次，欧洲2次，日本1次，印度1次，阿联酋1次，中国2次。

火星探索是由……意味着容易。在所有47次任务中，20次完全失败，7次仅部分成功，只有20次完全成功，成功率不到43%。

其中，苏联/俄罗斯的火星任务，几乎就像“中邪”一样，连一次都没有取得完全的成功。在美国，海盗1号在经历了多次失败后，才于1975年8月20日率先实现登陆火星的目标。至于第一次把遥控巡逻车送上火星，还要等到1996年12月4日的火星探路者号。

1

到目前为止，美国已经向火星派出了三种巡逻队。Sojourner漫游者，火星探路者从童年到成年所携带的勇气/机遇和毅力。祝融大致相当于勇气/机遇。

所以在这方面，中国首次独立开展火星探测任务，也就是实现了绕火星一圈并成功登陆火星的目标，这是一个了不起的成就。

“田文”这个名字取自屈原的长诗“田文”。诗从天地分离、阴阳变化、日月星辰等自然现象，一直追问着神话传说，以及圣贤的凶顽、混沌的兴衰等历史规律，象征着我们自古以来世世代代追求真理的探索精神。

田文一号所执行的是探索地外行星真相的伟大任务。但是这项任务并没有随着探测器一号的任务而结束。因为火神“祝融”号只代表了这一系列探测任务中的火星部分。

所谓的“星辰大海”在当今中国并不是一句空洞的口号。自从中国开始载人航天工程以来，中国人民正在朝着地球以外的星空迈出自己的步伐。在载人航天工程“三步走”计划逐渐接近尾声的今天，也逐渐被提上日程，以确定我们下一步的探索方向。

2

今天，随着祝融的着陆，田文一号的任务已经成功了一大半。现在最值得期待的无疑是，田文二世乃至田文N将何去何从？显微成像相机用于观察火星表面的沙子和石头的微小细节，精度可以达到微米级。激光诱导击穿光谱仪是一种主动探测装置——它通过发射激光束燃烧周围的土壤和岩石形成等离子体，然后启动短波红外光谱显微成像仪的分析仪对其成分进行分析。其效率远远超过机械臂的采样分析方法。

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激光诱导击穿光谱仪工作状态效应图

显微成像相机和激光诱导击穿光谱仪相结合，结合“田文一号”轨道器携带的矿物光谱分析仪，可以从宏观和细节两个角度系统地考察火星的成分和矿物分布。

到祝融登陆火星表面为止，世界各国已经进行了47次火星探测任务。其中，美国21次，苏联/俄罗斯19次，欧洲2次，日本1次，印度1次，阿联酋1次，中国2次。

火星探索绝非易事。在所有47次任务中，20次完全失败，7次仅部分成功，只有20次完全成功，成功率不到43%。

其中，苏联/俄罗斯的火星任务，几乎就像“中邪”一样，连一次都没有取得完全的成功。在美国，海盗1号在经历了多次失败后，才于1975年8月20日率先实现登陆火星的目标。至于第一次把遥控巡逻车送上火星，还要等到1996年12月4日的火星探路者号。

1

到目前为止，美国已经向火星派出了三种巡逻队。Sojourner漫游者，火星探路者从童年到成年所携带的勇气/机遇和毅力。祝融大致相当于勇气/机遇。

因此，在这方面，中国首次独立开展了火星探测任务，即实现了绕飞和成功的目标……完全登陆火星，这是一个了不起的成就。

“田文”这个名字取自屈原的长诗“田文”。诗从天地分离、阴阳变化、日月星辰等自然现象，一直追问着神话传说，以及圣贤的凶顽、混沌的兴衰等历史规律，象征着我们自古以来世世代代追求真理的探索精神。

田文一号所执行的是探索地外行星真相的伟大任务。但是这项任务并没有随着探测器一号的任务而结束。因为火神“祝融”号只代表了这一系列探测任务中的火星部分。

所谓的“星辰大海”在当今中国并不是一句空洞的口号。自从中国开始载人航天工程以来，中国人民正在朝着地球以外的星空迈出自己的步伐。在载人航天工程“三步走”计划逐渐接近尾声的今天，也逐渐被提上日程，以确定我们下一步的探索方向。

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今天，随着祝融的着陆，田文一号的任务已经成功了一大半。现在最值得期待的无疑是，田文二世乃至田文N将何去何从？

标签：发现北京航海家

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