“天问”一词，源自屈原的长诗《天问》。

在《天问》中，屈原向苍天发出170多个问题，其中一个长远和未竟之问是：“天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？”即日月天体如何连属？众星列陈究竟如何？

近期，全球迎来“探火季”，我国首次火星探测任务“天问一号”将如何“问天”？让我们拭目以待。

“登陆火星是一件极为困难的壮举”，美国有线电视新闻网曾这样点评火星探测。目前，人类已对火星实施了44次探测任务，其中仅成功了24次。

成功率仅五成的人类历次火星探测任务中，公认的最大难点是“恐怖7分钟”。那么，着陆器着陆到火星表面的短短几分钟时间，究竟是怎样的“惊心动魄”？

在NASA的火星科学实验室里，流传着这样一句话：探测器需要安全度过“恐怖7分钟”，着陆火星地表，才能说计划成功。

2012年8月4日，在“好奇号”即将飞抵火星时，NASA发布过一个大约五分钟时长的“预告片”，片名叫做“好奇号的恐怖七分钟”。

“好奇号”登陆火星的方式，截至当时是前所未有的。从“好奇号”进入火星大气层，接触火星大气的那一刻，探测器从长达36个星期的沉睡中苏醒了过来。由防护罩包裹着的探测器，外形就像是一个陀螺。“陀螺”背壳上的推进器首先点火，让探测器调整姿态，隔热罩正对大气层。进入大气层后，“陀螺”还会自动根据飞行情况进行调姿。到达距离火星表面11千米的高度时，降落伞打开。

专家解释，降落伞能帮助探测器在稀薄的火星大气中减速。到了最后的阶段，“陀螺”会释放出一个带有反向推进器的会飞的“起重机”，这个起重机吊着“好奇号”，慢慢将它放在火星表面。

据《中国科学报》报道，当“好奇号”探测器于太平洋夏令时2012年8月5日10时31分在火星着陆时，那场面真是太吓人了。

那是生死攸关的七分钟。这个3吨重的“大块头”在7分钟的时间内，从子弹般的速度减至平稳降落在火星表面。“速度从每小时13000英里降到零，完美的次序，完美的编排，完美的时间控制，全都要靠计算机自动完成。”NASA工程师汤姆·里韦利尼说，所有这一切，都掌握在航天器自身及其50万行代码的手中。

中国科学院院士包为民说，“火星探测最大的难点在于‘恐怖7分钟’，这需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆。”

怎样的技术才能成功通关“恐怖7分钟”，总结起来就是“一秒钟的误差都不能有”。欧洲航天局曾经发射了斯基亚帕雷利号火星探测器，仅仅就因为一秒钟的偏差，整个计划全部失败。有人形容，在火星着陆，每个环节都必须精准无误，其难度不亚于在巴黎打一个高尔夫球要落到东京的一个洞里。

火星探测器从火星大气层外缘通过软着陆的方式降至火星表面，是关系到火星探测是否能够成功十分关键的环节，整个着陆技术十分复杂，每个环节都需要做到万无一失，否则就会导致着陆失败。目前探测器在火星上软着陆的方式主要有三种：

其一是气囊弹跳式。这种方式相对简单，成本也低，但是只能满足小重量探测器软着陆的要求，着陆精度也不高。已有的代表是“勇气”号和“机遇”号，采用了降落伞+气囊弹跳方式。

第二种是反推着陆腿式。这种着陆方式较为复杂，成本高，但是可以满足重量较大的探测器软着陆的要求，着陆精度较高。代表是“洞察”号、“猎犬2”号火星着陆器等，采用了降落伞+缓冲发动机+着陆腿的方式。

第三种是空中起重机式。这种方式最为复杂，成本最高，技术也最先进，可满足重量更大的探测器软着陆的要求，能够精确着陆。携带“好奇”号火星车的美国“火星科学实验室”，就采用了降落伞+缓冲发动机+空中起重机的方式。

天问一号未来究竟将以采取哪种方式着陆火星，目前还没有披露。

在深空探索领域，火星被称为“探测器坟场”，其探测难度可想而知。

火星距离地球最远约4亿公里，最近也要约5600万公里，探测器抵达火星需要飞行很长距离，对发射、轨道、控制、通信、电源、入轨、着陆等技术都有很高要求。

在发射方面，火箭的运载能力、入轨精度和可靠性是实现火星探测的重要前提。月球探测器进入地月转移轨道的速度为10.9千米/秒。而火星探测器要进入地火转移轨道的速度必须达到至少第二宇宙速度（11.2千米/秒）才行。因此，发射同等质量的月球探测器和火星探测器时，后者必须用推力更大的火箭，使探测器直接进入地火转移轨道，否则就需要消耗探测器自身燃料和更长的飞行时间加速，这会影响到探测器寿命。

火星探测最大的难点是“恐怖7分钟”。由于距离遥远，火星探测器飞抵火星轨道需要260—320天，通信也是个大问题。从地球发送到火星的无线电信号，单程延时为20分钟左右。同时，由于距离越远，信号就会越弱，再加上宇宙中的噪声干扰，这对信号收发技术是一个非常大的挑战。

为了应对信号衰减问题，探测器需要装有高增益、高可靠通信设备，地面也要有直径很大的深空测控天线，以免探测器因通信故障而“迷失”。

如果前面一切顺利，探测器终于在火星上站住脚了，但想要顺利开展工作也并非易事。在月球表面工作，月球车需要度过一个长月夜，一个长月夜相当于地球上的14天，温度最低可达到零下180摄氏度。而火星上温差没那么大，一天也是24小时。但火星上的沙尘暴很大，是地球上12级台风造成影响的6倍，这些飞沙会覆盖火星车的太阳能电池板，致使其无法正常工作。历史上，美国第一代和第二代火星车都是受沙尘暴影响而停止工作的。

探测火星，了解火星的起源和演化，有助于人类进一步认识地球和太阳系的形成和演化，预测地球的未来变化趋势。

人类的火星探测起步于1960年，到今年6月底，全球共实施了44次探测火星活动，其中美国21次、苏联及后来的俄罗斯19次、日本1次、欧洲2次、印度1次。其中仅成功了24次。所以，探测火星十分不易，主要原因是火星距地球遥远，环境复杂。

中国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩曾攥文写下了人类探测火星历经的两次高潮:

1960年至1975年，是人类探测火星的第一次高潮。当时，美国和苏联共进行了23次发射。这样的发射任务主要是为了政治目的，在包括火星探测在内的许多航天领域展开了激烈的竞争。

这期间，苏联先后发射了多个“火星”系列探测器，但大部分都失败了。其中“火星”3号着陆舱在火星表面软着陆，虽然仅发送20秒钟电视信号，但它是

第一个到达火星表面的探测器；“火星”5号是苏联首个进入火星轨道的探测器，并发回火星照片；“火星”6号在着陆过程中对火星大气进行了短暂的观测，发回了火星大气参数。苏联还向火星发射了“探测器”2号和“宇宙-419”探测器，但都失败了。

同一时期，美国向火星发射了6个“水手”系列火星探测器， 成功了4个。其中1964年“水手”4号从离火星约1万千米的地方掠过，回传了世界第一张火星表面的照片；“水手”9号于1971年成为世界第一个进入火星轨道的探测器，拍摄了85%的火星表面，并为后来的“海盗”1号、“海盗”2号在火星着陆探测选定了地点。

1975年，美国先后发射了“海盗”1号、“海盗”2号探测器。它们基本都是由轨道舱和着陆舱组成。在进入火星上空时两者分离，轨道舱绕火星飞行，而着陆舱则在火星表面上软着陆。“海盗”1号、“海盗”2号是世界第一对通过一次发射完成环绕探测和着陆探测两种探测方式的火星探测器，获得了大量有用的科学数据。

20世纪90年代至今是人类探测火星的第二次高潮。这次探测火星高潮与第一次高潮不同，主要是为了科学和工程目的。

美国“洞察”号火星探测器团队就曾发表过一组论文，展示了“洞察”号登陆火星一年多来的新发现。探测成果显示，火星是一个充满“火星震”、尘暴和神奇电磁脉冲的星球。

伦敦大学学院研究人员领衔的国际团队曾在《地质学》期刊上发表报告说,他们分析美国航天局火星探测器拍摄的高清图像后发现,火星上一个区域存在不少古老河床痕迹。这显示数十亿年前的火星气候可能既温暖又湿润。

2018年7月，美国《科学》杂志发表的研究显示,火星南极冰盖表面下约1.5千米处存在一个约20千米宽的液态水湖。这一发现，在当时引发了火星是否存在生命的探讨。

封面新闻 王萌 综合新华社、《中国科学报》、《科技日报》、北京日报客户端等