着陆火星——当年一起吹过的牛，只有中国实现了

原创 学爸蛋总  超级学爸

全文共5800字，共分五大部分。谨以此文，向中国航天人致敬！向伟大的中国人民致敬！

（一）天问一号，火星探测史前所未有

（二）深空通信，保障探测器的生命线

（三）火星着陆，祝融号的恐怖九分钟

（四）航天探索，为后代开辟自古以来

（五）终极浪漫，把一起吹过的牛实现

（一）天问一号，火星探测史前所未有

提心吊胆好几天，终于可以高兴啦——负责执行中国第一次自主火星探测的天问一号，携带着祝融号火星车，成功在火星着陆。

为啥说提心吊胆，因为航天工程本身就是一项高风险的活动，而火星探测更是难上加难，到目前的成功率只有50%。

火星探测难度大，原因之一就是路程远。跟探月相比，月球距离地球只有一光秒多的距离（38万公里），而且火星最近的时候，也有5500万公里（最远4亿公里）。

火星这么远，去一趟不容易。就好比打车，肯定是凑四个人最划算。天问一号也是如此，能多带点仪器就多带点儿，性价比最高。

为了节省燃料，火星探测要选择窗口期发射。由于地球和火星的公转周期不同，两个行星每26个月“相遇”一次。

当地球跟火星“相遇”的时候，太阳、地球、火星基本三点一线，这时地火距离最近，火星亮度达到最大，成为夜空最亮的仔，比织女星还亮十几倍，这种天文现象叫火星冲日。

每隔26个月，地球跟火星相遇一次，太阳，地球，火星三点一线，这个擦肩而过叫做火星冲日。而这这之前两三个月，是发射火星探测器的窗口期。

2020年10月14日就有一次火星冲日，下一次要等到2022年12月 8日。而在火星冲日前两三个月，是发射火星探测器的窗口期（7月15~8月13日），最节省燃料。

也正因为如此，这一次窗口期的站台上，有四位客人准备上车（四项火星发射任务），分别是中国、美国、欧盟和阿联酋的探测器。

去一趟火星不容易，所以要在运力允许的情况下，天问一号要尽量多带一些行李。最后总算把行李箱塞满了，一清点实验仪器多达13项。

天问一号总重高达5吨，是人类历史上朝外太空（地球轨道以外）发射的最大载荷，而不久前抵达火星的美国毅力号探测器，总重是3.53吨。

天问一号，一次性要完成绕火星飞行、火星着陆、火星车巡视三项探测任务，这是在人类火星探测史上前所未有的。

哪怕是只实现了第一项，也就是实现绕火星飞行，已经算是中国航天的历史性突破，就值得开一瓶82年的牛栏山庆祝了。

然而天问一号不辱使命，今天成功着陆火星，成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家，也很快就会成为第二个在火星巡视的国家。

（二）深空通信，保障探测器的生命线

也有说第三个着陆火星的，1971年苏联的火星3号探测器也着落成功了，然而只工作了22秒便失去了联系。这就凸显了深空通信的极端重要性。

一旦断了，天问一号失去了与地球的联系且无法恢复，那么它就变成了太空垃圾。在茫茫宇宙，想保持时刻的联系，难度可想而知。

打个比方，天问一号就是中国人向火星放出去的风筝，风筝往哪儿飞、飞多高、怎么飞，都需要一个测控系统来控制，这个测控系统，就好比风筝的线，一刻也不能断。

为了时刻测控天问一号，我国建立了一套深空通信系统，来掌握天问一号的行踪，了解它的状态，并时刻准备给它下操作指令。

由于地球在不停地自传和公转，为了24小时不间断，因此至少需要在全球建立3个深空测控站，既要考虑自转，又要考虑南北半球，才能实现对全天域无死角覆盖。

我国建立了三大深空测控站，其中有两座在自己国土上。这两座深空站一个尽量靠西，一座尽量靠东。靠西的建在了喀什，靠东的建在了佳木斯桦南县孟家岗镇。

为了接受来自数亿公里以外微弱的信号，天线的口径按说是越大越好，但机械结构的压力也越来越大，口径极限就是100米。

佳木斯深空测控站的口径是66米，而喀什深空测控站天线由4个35米口径的天线组成，等效于66米口径的天线接受能力。

喀什和佳木斯的深空站，虽然相距五千多公里，但毕竟都在东半球和北半球，无法做到全天域测控，因此我国科学家最终在南半球和西半球的阿根廷，建了一座深空站。

这三座深空站，由西安卫星测控中心管理，同时也接入了北京航天飞行控制中心，基本上实现了对太空无死角的覆盖。

纵观全球，目前只有中美欧三家组建了完整的深空网，苏联曾经也有，然而1991年底它骂骂咧咧退出了群聊。

测控系统，传输的是位置、状态和指令，因此必须讲究实时性和精准性。但天问一号过去，是带着科研任务去的，还需要传输大量的科学数据。

这些数据虽然量大，但是对时效性要求不是那么严格，电量不足的时候可以暂时不传，传错了大不了重传，于是有另外一套深空通信系统——地面应用系统。

由于传输的是科学数据，所以这个系统由中科院的国家天文台负责，他们有四台大口径的射电望远镜（大口径天线）。

这四台射电望远镜分别是位于天津武清的70米口径天线，位于北京密云的50米口径天线和40米天线，位于昆明的40米天线。

其中位于天津武清的70米口径天线，是亚洲最大的单口径全可动天线，简直是给天问一号量身定做的，今年初才建成，是接受天问一号科学载荷数据主力。

此外，还有上海65米口径的天马射电望远镜也作为备胎，作为地面数据接收站的补充。这是服务于天问一号火星探测的地面数据接收系统。

地面上还好些，大不了把接受口径做大，但是天问一号上就难了，因为通信是双向的。你这边喊再大声，那边是个聋子也不成。你这边耳朵再灵敏，那边是个哑巴也不行。

天问一号，受制于火箭的运力，受制于火箭口径，受制于电力供应，只能把天线口径做到2.5米，发射功率也小的可怜。

那边听力（接收能力）有限，只能提高地面天线的嗓门，也就是发射功率；那边嗓门不大，只能把这边耳朵做大（口径）。

路上还好，到了火星以后还有难题。由于火星也在自转，每天总有一半的时间背对太阳，因此一天有一半的时间没法用太阳能电池，只能靠储电。

还有一半时间背对地球，没法直接联系。还得考虑到火星上的沙尘对太阳能电池板发电效率的影响，这一切的一切，都制约着火星车的通信能力。

因此最终采用了中继通信的方式，也就是让天问一号的轨道舱当二传手，既节约了火星车的电力，也可以保证随时可能跟地球保持联系。

如果没有通信能力，火星车上的仪器再先进，也会成为火星上的垃圾。而通信保障，只是众多环节中的普通一环……

（三）火星着陆，祝融号的恐怖九分钟

除了通信，火星降落（着陆）也是一大难关。降落大约需要9分钟，这9分钟之内，着陆舱的速度要从2万公里每小时降到零，每一步都不容许有差错。

要想进入火星的大气层，角度太小则会发生打水漂而无法进入，角度太大则会温度过高而烧毁。

火星的空气非常稀薄，地表的空气也只是地球地表的1%。空气稀薄则降落伞减速不够，速度降到一定程度，还得甩掉防热底，伸开缓冲腿，甩掉降落伞，用反推发动机减速。

反推发动机，在火星空气中会产生不稳定的羽流，加上飞行速度快，很容易失控翻跟头，所以火星着陆难度比月球高出几个数量级。

在离地还有600~800米时，着陆器还得悬停，观察一下地面情况，选择一块合适的区域准备着陆。在100米高度再次悬停，观察地面情况。

不然一落下来，刚好掉坑、掉石头缝就完蛋了，掉浮尘堆也不行，陷进去出不来了。悬停还不能太久，燃料有限。

最关键的，这些过程要它自己分析判断，最终做出决断。因为没办法跟地球人商量，电波一去一回得半个小时，人类根本无法遥控。

所以这个降落，被科学家称之为恐怖9分钟，失败的概率相当大。所以天问一号着陆舱着陆，央视没有直播，有担心失败的因素。

正是因为太难了，所以成功之后，祝融号火星车发回报捷信号，飞控中心一片欢腾，但是火星探测任务工程总设计师张荣桥却哭了，他是喜极而泣。

张荣桥说：为了今天，10年前筹划，千军万马为之奋斗了6年，我们在发射场坚守了110天，在北京航天飞行控制中心坚持了202天完成火星环绕，之后到今天又坚守了93天。

看着他花白的头发，我鼻子也酸溜溜的。真是太不容易了，国家真的应该设立一个基金，把明星偷税漏税的钱补到这个基金，用于提高广大科技工作者的待遇。

着陆成功之后，祝融号火星车就该出场了。祝融号火星车身负重任，携带了六台科学仪器，要完成五大科学目标，分别是：

绘制火星形态和地质结构图；调查火星表面的土壤特征和水冰分布；分析火星表面的物质组成；测量电离层和火星地表气候及环境特征；探索火星的电磁场、引力场和内部结构。

（四）航天探索，为后代开辟自古以来

为什么要进行火星探测，这个意义跟月球探测一样，因为我们的目标是星辰大海。我们错过了大航海时代，不能再错过星辰大海。

西方社会步入近代文明，就是从大航海时代开始的，他们靠全球的殖民掠夺，实现了资本的原始积累，开启了西强东弱的世界格局。

领先了世界几千年的中国，也正是因为盲目自大、闭关锁国，错过了大航海时代，错过了科技革命，差点被西方列强豆剖瓜分。

中国绕月探测工程、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建，曾经这样描述月球探测和火星探测的重要性，他说：

宇宙就是个海洋，月亮就是钓鱼岛，火星就是黄岩岛，我们现在能去，我们不去，将来的后人要怪我们，别人去了，别人占下来了，你再想去都去不了，我就想想这一条理由就够了。

事实也是如此，中华民族历来是勇于探索未知世界的。前人们不断地开疆扩土，才有我们底气十足的自古以来。

从历次科技革命来看，也都跟人类对未知世界充满好奇心有关，牛顿好奇苹果为什么从树上掉下来，瓦特好奇蒸汽为什么能掀起来壶盖，奥斯特偶然发现了磁针的偏转……

正如张荣桥所说：对一个国家来讲，我们必须通过这些重大的、前瞻性的科学探索活动，来提升我们的技术，提升我们对未知世界的认知。从国家角度来讲，就是要提升国家的能力。

美国科技的长盛不衰的原因，就是一直坚持很多重大的、前瞻性的科学探索活动，也为美国培养和聚集了一大批科技人才，让美国牢牢占据人类科技的至高点。

此外，航天事业本来就是人类历史上最复杂的系统工程之一，它的发展取决于国家的综合国力，反过来又推进国家的科技发展。

航天系统需要极高的精度和可靠性，苛刻的要求，迫使我们主动去寻找和发现新材料、去创新新工艺。

很多航天领域的发明，逐渐被用到了民用领域，探测月球地表特征的图像技术被用于医院的CT，圆珠笔、太阳镜、缓冲气囊、陀螺仪、多种食品干燥剂等都来自航天科技。

从人类长远利益角度，探索宇宙也很有意义。无论是从寻找新资源的角度，还是给地球找备胎的角度，人类都得想办法走出地球。当然，我们首先应该保护好地球，也得节约资源。

火星，毕竟是离地球最近的行星之一，探索火星是我们了解宇宙的又一个窗口，也将会是人类探索深空的一个高空跳板。

中国正在致力于中华民族的伟大复兴，顺道构建人类命运共同体。中国作为一个有梦想的大国，有责任引领人类探索未知世界，寻找球外资源和地球备胎。

但需要注意的是，宇宙探索要坚持进行，要扩大投入，但也要量力而行，因为这项活动太烧钱了，风险还很大，切不可像苏联那样过把瘾就死。

（五）终极浪漫，把一起吹过的牛实现

所以把握好自己的分寸、把握住自己的节奏很重要。在这一点上，我是特别佩服中国航天人的，可以说一步一个脚印，把三步走玩出了花。

比如载人航天工程，1992年立项，就分为了大三步：第一步发射载人飞船；第二步实现出舱行走，发射空间实验室；第三步是建造空间站。

我国的嫦娥探月工程，2004年立项，也分为了三步走：第一步，无人月球探测；第二步，载人登月；第三步，建立月球基地。

其中第一步又可以分为三小步：第一小步，绕月飞行；第二小步，实现软着陆；第三小步，实现采样返回。

2005年，《科学发现报》上公布了中国的探月三步走，其中还有严格的时间表，3年内实现第一步，6年内实现第二步，2020年实现第三步。

看到了中国立下了雄心壮志，其他国家也摩拳擦掌，制订了各自的探月计划。《科学发现报》的同一版面上，列着各国的月球探测计划。

实际执行情况如下：三年内的2007年10月24日，嫦娥一号圆满并超额完成第一步；又过了六年（2013年12月2日），嫦娥三号实现了软着陆。

不过，第三步出现了偏差，因为长征五号火箭遇到了一点问题，耽误了一点点进度，但是2020年12月17日，嫦娥五号还是如期带着月球样品，返回了地球。

那其他各国呢？先说日本，2007年日本抢在嫦娥一号之前，发射月亮女神一号探测器，然后就没有然后了，据说是经费和技术方面的原因，发射无限期推迟。

再说印度，印度2008年也发射了首次月球探测器——月船1号，2009年月船1号出现故障，通信中断，与地球失去联系，然后就没有然后了。

美国原本计划2015年重新登月，最迟不超过2020年。然而现在都2021年了，美国的登月计划依然遥遥无期……

其实不只是探月计划，载人航天也是如此。神舟一号发射后，日本、印度还有韩国等，都拿出了自己的PPT，然后就没有然后了。

到了最后我们才发现，大家曾经一起吹过的牛，只有中国实现了。我认为，这就是中国人特有的浪漫。

为什么只有中国人能实现？我认为归根结底有三点原因，一是独立自主，一个是民族精神动力，一个是社会主义制度保证（党的领导，集中力量办大事）。

这三项，让中国人有了超强的目标规划能力和战略执行能力。任何困难，通过任务分解，就变成了小困难，然后一以贯之，逐步去攻克。

事实证明，没有独立自主，梦想很难实现。比如导航系统，我们曾想搭欧盟的便车，结果钱交了人被踢出来了；还有可控核聚变，欧洲也是猪队友，中国后来受不了选择了单干；火星探测也不例外。

中国早就有火星探测的梦想，只可惜自家的火箭推力不够，那咋办？只能叫车，穷得叮当响的俄罗斯抢到了单。

2007年6月正式跟俄罗斯签署合作协议，用俄罗斯的大推力火箭，在2009年10月的窗口期发射中国的萤火一号火星探测器。

2009年初，中国如期完成了萤火一号的制造，然后在当年4月送往俄罗斯的指定地点等待上车，结果一去才发现，俄罗斯那边掉链子了。

我们原以为叫的是专车，可实际上来的是拼车。这火箭上还有另一位乘客——俄罗斯的福布斯·土壤火星探测器。

这个乘客迟到了，也就是福布斯·土壤火星探测器没造好，只能等啊，结果一等就26个月，也就是发射日期推迟到了2011年11月9日。

研发的高精尖探测器，那都是有寿命的，萤火一号设计寿命也就两年，错过这个窗口期，等于报废了。但没办法，数亿公里的路程，没车怎么走。所以萤火一号又被拉回来了。

2011年11月9日，中国的萤火一号跟俄罗斯福布斯·土壤探测器一起拼车，搭乘俄罗斯的火箭从哈萨克斯坦的拜科努尔航天中心升空。

结果更坑的是，发射升空之后，某个发动机启动失败，未能脱离近地轨道，2012年1月16日，萤火一号跟俄罗斯福布斯·土壤一起坠入了太平洋。都怪这火箭不好听——叫天顶2SB。

有了独立自主，有了民族精神，有了制度优势，我相信各种卡脖子问题一定会被解决。正如主席所说的：中国人民有志气有能力，一定能在不远的将来赶上和超过世界先进水平。

最后用李德胜的话结尾：让那些内外的反动派在我们面前发抖吧！让他们去说我们这也不行那也不行吧！中国人民的不屈不挠的努力，必将稳步地达到自己的目的！