天问一号着陆火星首批科学影像图

天问一号着陆火星首批科学影像图

6月11日，国家航天局在京举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。首批科学影像图的发布，标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。

着陆点全景图，是火星车尚未驶离着陆平台时，由火星车桅杆上的导航地形相机，进行360°环拍，经过校正和镶嵌拼接而成。图像显示，着陆点附近地势平坦，远处可见火星地平线，石块丰度和尺寸与预期一致，表明着陆点自主选择和悬停避障实施效果良好。

火星地形地貌图，是火星车驶达火星表面后，由导航地形相机拍摄的第一幅地形地貌影像图。图像显示，近处表面较平坦，分布有大小不同的石块，边缘平滑、颜色较浅、呈半掩埋状，较远处有一环形坑，环形坑边缘分布有颜色较深、棱角分明的石块，更远处是几处沙丘。

“中国印迹”图，是火星车行驶到着陆平台东偏南60°方向约6米处，拍摄的着陆平台影像图。图像显示，着陆平台熠熠生辉，国旗鲜红方正，表面地貌细节丰富。

“着巡合影”图，是火星车行驶至着陆平台南向约10米处，释放安装在车底部的分离相机，之后火星车退至着陆平台附近。分离相机拍摄了火星车移动过程和火星车与着陆平台的合影。图像通过无线信号传送到火星车，再由火星车通过环绕器中继传回地面。

我国首次火星探测任务于2013年全面启动论证，2016年1月批准立项。2020年7月23日天问一号探测器于海南文昌成功发射，历经地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等阶段，工程任务按计划顺利开展，截至6月11日，环绕器在中继轨道运行状态良好，“祝融号”火星车在火星表面已工作28个火星日。

天问一号成功着陆火星

近日，航天科技集团有限公司第五研究院火星探测项目办公室致信山东大学，感谢山东大学行星科学团队为“天问一号”火星探测器成功着陆任务作出的贡献。

5月15日7时18分，“天问一号”探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部，我国首次火星探测任务着陆火星圆满成功。“天问一号”任务实现了我国首次地外行星登陆，完成了从地月系到行星际的跨越，在火星上首次留下中国印迹，迈出了我国行星探测征程的第一步。

尽管火星是太阳系中最有可能被人类改造居住的行星，但表面环境恶劣。火星表面没有稳定的液态水体，以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，多种因素导致大量沙尘悬浮在空气中，常年均有尘暴事件发生。火星天气状况复杂，尘暴发生时细小的沙粒遮天蔽日，最大时可覆盖整个火星。火星着陆任务中，探测器进入、下降与着陆(Entry, Descent, and Landing, EDL)阶段被称为“黑色9分钟”，其中尘暴事件会对“天问一号”着陆器的落点判断、避障悬停等产生严重不利影响，直接威胁着“天问一号”的着陆安全。因此，对着陆区尘暴识别、时空分布概率分析和预测是着陆任务中重要且具有挑战性的关键技术之一，直接关系到着陆任务能否成功并影响着陆精度，以及探测器后续正常运行状况。

山东大学空间科学与物理学院/空间科学研究院行星科学团队的李勃副教授、张江老师和研究生协同攻关，克服了缺少国外实时数据、数据处理时间短、计算模型复杂等困难，建立了我国首个火星尘暴数据库，掌握了火星尘暴和光学深度的时空分布规律。他们利用“天问一号”中分辨率相机图像，对着陆阶段着陆点尘暴和光学深度做出了准确预测，为“天问一号”成功着陆提供了决策依据，有力保障了“天问一号”的成功着陆。他们的付出响应了习近平总书记提出的科技创新应当“面向国家重大需求”的号召，为我国深空探测任务贡献出山大力量。

近年来，以凌宗成教授为课题组长的山大行星科学团队在学校“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登团队、空间科学与物理学院、空间科学研究院学科高峰计划的大力支持下，先后建立了行星数据系统（PDS）实验室、行星表面物质与环境模拟实验室等支撑平台，搭建了国内首台火星环境模拟科学实验舱，深度参与了“嫦娥”探月工程以及“天问一号”首次火星探测任务，承担了民用航天预研项目、国家自然科学基金重点及面上基金等项目，在火星和月球科学研究方面取得了一系列的研究成果，受到国内外同行的关注和认可。

“探火”之路

纵观航天史，人们对火星情有独钟。

如果地球生命要“出去”，那么火星大概率是第一据点。

春秋战国时，我国古人就注意到了火星。现代以来，航空航天科学技术不断发展，但不变的，是人类的火星情结。

“火星是人类最早关注到的星体之一。”河北省天文爱好者协会理事长秦瑞强告诉记者，火星被称为地球的“孪生姐妹”，较高的相似度使得火星成为深空探测的热点。

有专家解读说，火星属于类地行星，两者几乎都形成于约45亿年前，组成结构也大致相同，有核、幔、壳。这些行星为什么能形成这样的结构？通过火星探测解答这一问题。

火星的自转方式与地球相似。而且火星和地球一样，也是倾斜着自转，这意味着火星也有四季更迭。“火星上的水、大气等条件有成为宜居星球的潜质，而且离地球比较近。”秦瑞强说。

1960年至1964年，美国、苏联均向火星发射了探测器，但均宣告失败。直到1964年10月，美国“火星4号”火星探测器才传回了有关火星表面的近距离图像，同时还回传了500多万比特的科学信息。

21世纪以来，美国、欧洲航天局相继成功发射了火星探测器。印度也加入其中，发射了首颗“火星轨道任务”探测器。

然而，人类探测火星的征程并未就此一帆风顺。

2011年，俄罗斯的“火卫一土壤”星际探测器由于发动机出现故障，未能将其送入飞往火星的轨道，“探火”再度失败。

据介绍，火星距离地球最近时也有约5500万公里，对火星探测任务的发射、测控、着陆等环节都有很高技术要求。

进入火星轨道就是一大挑战。

火星的引力场比地球小很多。环绕器需要被火星捕获，这是火星探测的一大难关。从地火转移轨道进入火星环绕轨道前，还需要进行相应的姿态调控、轨道修正等操作。

在火星着陆的过程被称为“恐怖7分钟”。这7分钟内，探测器要经历入轨、下降与着陆过程，速度将从2万千米/时降到0。“恐怖”之处在于，这段时间为无线电中断、无法控制的“黑障区”。

“一不小心探测器就跟丢了。”专家说。

特别是与月球不同，火星上也存在大气层，这让着陆器存在被烧毁的风险。虽然火星大气密度只有地球的1%，但其大气中二氧化碳占95%，氮气占3%，与从地球轨道上返回的飞船相比，着陆火星的探测器在高热状态下会发生更加复杂的物理化学反应。

即便是顺利着陆，接下来的巡视也是火星探测的一大难关。“火星上的沙尘暴会对火星车造成极大的威胁，而且为了延长火星车的寿命，通过测控让其行驶于一个相对平坦的地形中，坑、石头、软地质等都可能成为探测的环境干扰。”专家说。