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答案

日前，一則“火星探測器都有哪些特點?”引發關注。據悉，5月15日，天問一號著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區，我國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。

火星探測器，都有哪些特點? 據悉，它的設計基于此前的火星勘測軌道飛行器以及奧德賽號探測器。探測器本體尺寸2.3×2.3×2米，有兩個太陽能帆板，末端是磁強計，總長度11.4米。

火星大氣與揮發演化探測器，耗資6.7億美元，旨在調查火星的上層大氣，幫助了解火星大氣層的氣體逃逸對火星氣候與環境演變所產生的影響，這也是美國發射的首個專門執行這一使命的探測器。

據了解，火星科學實驗室的主要科學目標是挖掘火星土壤，鉆取火星巖石粉末，對巖石樣本進行分析，探測火星過去、現在是否具有支持微生物生存的環境，從而確定火星表面是否具有可居住性。火星勘測軌道器(MRO)，采用鈦、蜂窩鋁，強度高但質量輕，經過6個月的大氣制動，探測器最終進入255km×320km的極地科學探測軌道，軌道周期為112分鐘。

值得一提的是，“祝融號”火星車太陽能帆板就做得特別大，比之前的玉兔和玉兔二號要大得多，由4塊太陽能帆板組成，設計靈感來源于蝴蝶。做成蝴蝶的形狀便于收納，另一方面蝴蝶比較漂亮，這也是科學家的浪漫。

解析

隨著我國首次自主火星探測任務“天問一號”成功在火星表面完成軟著陸，我國也成為有能力實現火星表面巡視探測的國家。

據航天科技集團五院“天問一號”探測器產品保證經理饒煒介紹，“天問一號”探測器自2020年7月23日成功發射，精確入軌后，已按預定飛行程序在軌飛行了約295天；自2021年2月10日成功環繞火星后，相繼完成了著陸區預探測、軌道維持、自檢等關鍵飛行控制任務，期間，能源平衡，狀態穩定，各分系統工作正常；5月15日凌晨2時多，“天問一號”在火星停泊軌道上進入著陸窗口，隨后探測器實施降軌，環繞器與著陸巡視器開始器器分離，繼而環繞器升軌返回停泊軌道，著陸巡視器運行到距離火星表面125千米高度的進入點，開始進入火星大氣，并最終軟著陸在火星表面。

火星是緊鄰地球的一顆類地行星，通過對火星的探索活動，有助于理解火星氣候的進化之謎。火星探測是人類開展深空探測的關鍵性步驟，必然成為繼月球之后的深空探測熱點。與此同時，火星探測將會促進行星學、宇宙學、火星生命學、太陽系演化學、空間天文學、空間物理學、空間材料科學等科學領域的創新與發展，這些學科的進展又將帶動更多的基礎學科交叉、滲透與共同發展。

自20世紀60年代起，人類進行火星探測的歷程中成功的不足一半，但這也阻擋不了人類對這顆紅色星球的熱情。

火星勘測軌道器（MRO）

采用鈦、蜂窩鋁，強度高但質量輕

火星勘測軌道器是最著名的火星探測器之一，其主要任務目標是研究火星表面、次表面和大氣，并為未來的火星探測任務尋找可能的著陸點。該探測器于2005年8月12日發射，目前仍然在環火軌道正常運行，獲取了大量科學數據。

火星勘測軌道器發射質量約2180kg，由運載火箭直接發射進入地火轉移軌道，經過約6個月的飛行后到達火星實施制動捕獲。它是一個采用“大氣制動”減速技術來緩慢進入環火工作軌道的探測器，其原理就是利用探測器在火星大氣層中飛行時受到的大氣阻力不斷降低軌道高度。經過6個月的大氣制動，探測器最終進入255km×320km的極地科學探測軌道，軌道周期為112分鐘。

火星勘測軌道器從探測器平臺到所載有效載荷都是使用了當時最先進的技術，該探測器的結構采用鈦、蜂窩鋁等強度高但質量輕的材料，除所有系統都有備份外，在設計上它還采用了“單獨容錯”的方式，即當某一個部件發生故障時系統仍能完成任務。此外，火星勘測軌道器具有強大的通信能力，其通信系統對地通信速率最大可達6Mbps，比以往的火星軌道器高10倍，并可為其它火星表面探測器提供中繼通信服務。

第一個以研究火星大氣為主要任務的軌道飛行器

火星大氣與揮發演化探測器的主要科學目標是利用其攜帶的載荷，通過測量火星大氣逃逸速率和相關過程，確定火星大氣消失的歷史，從而得到火星氣候演化的相關答案。它是第一個以研究火星大氣為主要任務的軌道飛行器。

火星大氣與揮發演化探測器于2013年11月19日發射，其發射質量約2550kg，它由運載火箭直接發射進入地火轉移軌道之后，經歷約10個月飛行過程，于2014年9月到達火星并成功完成環繞。其首次制動捕獲的軌道周期為35小時，近地點約590km，隨后該探測器又進行了2次制動，最終進入近地點150km，遠地點6000km，傾角為74.2度的橢圓軌道。

在到達火星的兩年時間內（2014年10月至2016年4月），火星大氣與揮發演化探測器至少5次通過軌道調整從距離火星表面僅124km的高度掠過，這意味著它可以直接與火星大氣層“親密接觸”，從而采集大氣樣本進行分析。它在完成探測任務的同時，還可為在火星表面執行探測任務的火星車提供數據中繼服務，其對地傳輸數據傳輸率可達10Mbps。

火星科學試驗室(MSL)

好奇號采用放射性同位素熱電機

火星科學實驗室的主要科學目標是挖掘火星土壤，鉆取火星巖石粉末，對巖石樣本進行分析，探測火星過去、現在是否具有支持微生物生存的環境，從而確定火星表面是否具有可居住性。該探測器于2011年11月26日發射，發射質量約3800kg，它由3個部分組成：巡航級、進入下降和著陸系統、火星車。

“火星科學實驗室”攜帶著名的好奇號火星車，火星車質量約900kg。在火星科學實驗室任務著陸火星過程中，首先利用錐形氣動外殼進行氣動減速，接下來使用降落傘進行減速，最后首次使用“空中起重機”新型著陸技術在火星上軟著陸，對火星表面高精度著陸技術進行驗證，為后續的采樣返回和載人火星探測提供技術支撐。

針對火星上的惡劣環境，好奇號采用多任務放射性同位素熱電機來進行供電，其原理是利用钚238在自然衰變的過程中釋放出來的熱來轉換成電能，這樣就避免了傳統太陽能電池陣供電方式在火星沙塵暴中被沙塵覆蓋失去發電能力的風險。

“天問一號”

“祝融號”火星車設計靈感來自蝴蝶

天問一號由環繞器、著陸器和巡視器組成，重量達到5噸左右。在人類發射的火星探測器中，天問一號算是一個比較大體量的探測器，因為中國這次的任務是一次發射完成多種探測。

人類探測火星的方式與探測月球的方式基本類似，包括環繞探測、著陸探測、巡視探測、采樣返回探測和載人登陸探測等五種。這些探測方式人類都采用過，但每次發射基本上只采用其中的一兩種探測方式。只有美國曾實現過一次發射完成環繞探測和著陸探測。歐洲曾兩次進行類似的火星探測活動，但都只完成了環繞探測。

“祝融號”火星車上面有兩個大眼睛，這兩個大眼睛是導航地形相機，它能看得更遠，來自主規劃一個行進的路線。下面還有兩個大眼睛，這兩個大眼睛是避障相機，雖然它看得不是很遠，但可以看得角度更寬。在實際的行駛過程中，前后還有兩個避障相機輔助。火星車有6個輪，可以正負九十度進行轉彎。

火星距離太陽要比地球距離太陽要遠的多，因此火星上的太陽照度只有地球的大概40%。為了滿足火星車在火星上工作的能量要求，“祝融號”火星車太陽能帆板就做得特別大，比之前的玉兔和玉兔二號要大得多，由4塊太陽能帆板組成，設計靈感來源于蝴蝶。做成蝴蝶的形狀便于收納，另一方面蝴蝶比較漂亮，這也是科學家的浪漫。

隨著我國首次自主火星探測任務“天問一號”成功在火星表面完成軟著陸，我國也成為有能力實現火星表面巡視探測的國家。

據航天科技集團五院“天問一號”探測器產品保證經理饒煒介紹，“天問一號”探測器自2020年7月23日成功發射，精確入軌后，已按預定飛行程序在軌飛行了約295天；自2021年2月10日成功環繞火星后，相繼完成了著陸區預探測、軌道維持、自檢等關鍵飛行控制任務，期間，能源平衡，狀態穩定，各分系統工作正常；5月15日凌晨2時多，“天問一號”在火星停泊軌道上進入著陸窗口，隨后探測器實施降軌，環繞器與著陸巡視器開始器器分離，繼而環繞器升軌返回停泊軌道，著陸巡視器運行到距離火星表面125千米高度的進入點，開始進入火星大氣，并最終軟著陸在火星表面。

火星是緊鄰地球的一顆類地行星，通過對火星的探索活動，有助于理解火星氣候的進化之謎。火星探測是人類開展深空探測的關鍵性步驟，必然成為繼月球之后的深空探測熱點。與此同時，火星探測將會促進行星學、宇宙學、火星生命學、太陽系演化學、空間天文學、空間物理學、空間材料科學等科學領域的創新與發展，這些學科的進展又將帶動更多的基礎學科交叉、滲透與共同發展。

自20世紀60年代起，人類進行火星探測的歷程中成功的不足一半，但這也阻擋不了人類對這顆紅色星球的熱情。

火星勘測軌道器（MRO）

采用鈦、蜂窩鋁，強度高但質量輕

火星勘測軌道器是最著名的火星探測器之一，其主要任務目標是研究火星表面、次表面和大氣，并為未來的火星探測任務尋找可能的著陸點。該探測器于2005年8月12日發射，目前仍然在環火軌道正常運行，獲取了大量科學數據。

火星勘測軌道器發射質量約2180kg，由運載火箭直接發射進入地火轉移軌道，經過約6個月的飛行后到達火星實施制動捕獲。它是一個采用“大氣制動”減速技術來緩慢進入環火工作軌道的探測器，其原理就是利用探測器在火星大氣層中飛行時受到的大氣阻力不斷降低軌道高度。經過6個月的大氣制動，探測器最終進入255km×320km的極地科學探測軌道，軌道周期為112分鐘。

火星勘測軌道器從探測器平臺到所載有效載荷都是使用了當時最先進的技術，該探測器的結構采用鈦、蜂窩鋁等強度高但質量輕的材料，除所有系統都有備份外，在設計上它還采用了“單獨容錯”的方式，即當某一個部件發生故障時系統仍能完成任務。此外，火星勘測軌道器具有強大的通信能力，其通信系統對地通信速率最大可達6Mbps，比以往的火星軌道器高10倍，并可為其它火星表面探測器提供中繼通信服務。

第一個以研究火星大氣為主要任務的軌道飛行器

火星大氣與揮發演化探測器的主要科學目標是利用其攜帶的載荷，通過測量火星大氣逃逸速率和相關過程，確定火星大氣消失的歷史，從而得到火星氣候演化的相關答案。它是第一個以研究火星大氣為主要任務的軌道飛行器。

火星大氣與揮發演化探測器于2013年11月19日發射，其發射質量約2550kg，它由運載火箭直接發射進入地火轉移軌道之后，經歷約10個月飛行過程，于2014年9月到達火星并成功完成環繞。其首次制動捕獲的軌道周期為35小時，近地點約590km，隨后該探測器又進行了2次制動，最終進入近地點150km，遠地點6000km，傾角為74.2度的橢圓軌道。

在到達火星的兩年時間內（2014年10月至2016年4月），火星大氣與揮發演化探測器至少5次通過軌道調整從距離火星表面僅124km的高度掠過，這意味著它可以直接與火星大氣層“親密接觸”，從而采集大氣樣本進行分析。它在完成探測任務的同時，還可為在火星表面執行探測任務的火星車提供數據中繼服務，其對地傳輸數據傳輸率可達10Mbps。

火星科學試驗室(MSL)

好奇號采用放射性同位素熱電機

火星科學實驗室的主要科學目標是挖掘火星土壤，鉆取火星巖石粉末，對巖石樣本進行分析，探測火星過去、現在是否具有支持微生物生存的環境，從而確定火星表面是否具有可居住性。該探測器于2011年11月26日發射，發射質量約3800kg，它由3個部分組成：巡航級、進入下降和著陸系統、火星車。

“火星科學實驗室”攜帶著名的好奇號火星車，火星車質量約900kg。在火星科學實驗室任務著陸火星過程中，首先利用錐形氣動外殼進行氣動減速，接下來使用降落傘進行減速，最后首次使用“空中起重機”新型著陸技術在火星上軟著陸，對火星表面高精度著陸技術進行驗證，為后續的采樣返回和載人火星探測提供技術支撐。

針對火星上的惡劣環境，好奇號采用多任務放射性同位素熱電機來進行供電，其原理是利用钚238在自然衰變的過程中釋放出來的熱來轉換成電能，這樣就避免了傳統太陽能電池陣供電方式在火星沙塵暴中被沙塵覆蓋失去發電能力的風險。

“天問一號”

“祝融號”火星車設計靈感來自蝴蝶

天問一號由環繞器、著陸器和巡視器組成，重量達到5噸左右。在人類發射的火星探測器中，天問一號算是一個比較大體量的探測器，因為中國這次的任務是一次發射完成多種探測。

人類探測火星的方式與探測月球的方式基本類似，包括環繞探測、著陸探測、巡視探測、采樣返回探測和載人登陸探測等五種。這些探測方式人類都采用過，但每次發射基本上只采用其中的一兩種探測方式。只有美國曾實現過一次發射完成環繞探測和著陸探測。歐洲曾兩次進行類似的火星探測活動，但都只完成了環繞探測。

“祝融號”火星車上面有兩個大眼睛，這兩個大眼睛是導航地形相機，它能看得更遠，來自主規劃一個行進的路線。下面還有兩個大眼睛，這兩個大眼睛是避障相機，雖然它看得不是很遠，但可以看得角度更寬。在實際的行駛過程中，前后還有兩個避障相機輔助。火星車有6個輪，可以正負九十度進行轉彎。

火星距離太陽要比地球距離太陽要遠的多，因此火星上的太陽照度只有地球的大概40%。為了滿足火星車在火星上工作的能量要求，“祝融號”火星車太陽能帆板就做得特別大，比之前的玉兔和玉兔二號要大得多，由4塊太陽能帆板組成，設計靈感來源于蝴蝶。做成蝴蝶的形狀便于收納，另一方面蝴蝶比較漂亮，這也是科學家的浪漫。