2021年5月15日，由中国航天科技集团研制的天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，在火星上首次留下中国人的印迹。习近平总书记致贺电，指出“这是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展”，希望任务全线坚持科技自立自强，精心推进行星探测等航天重大工程，加快建设航天强国，为探索宇宙奥秘、促进人类和平与发展的崇高事业作出新的更大贡献。

　　如今，天问一号已在火星执行任务整整一年。祝融号火星车累计在火星行驶近2000米，共计传回了940GB的珍贵原始数据，而且着陆器和巡视探测器状态良好，仍在继续工作。近日，航天科技集团五院天问一号火星探测器系统总设计师孙泽洲向记者讲述了天问一号的“探火”之旅。

　　文/广州日报全媒体记者肖欢欢

　　图/由中国航天科技集团提供（署名除外）

　　2021年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预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。

　　截至2022年5月5日，“祝融号”火星车在火星表面工作347个火星日，累计行驶1921米。“天问一号”环绕器、“祝融号”火星车累计获取约940GB原始科学数据。

　　重器档案：实现中国航天史上六个首次

　　首次实现地火转移轨道探测器发射

　　首次实现行星际飞行

　　首次实现地外行星软着陆

　　首次实现地外行星表面巡视探测

　　首次实现4亿公里距离的测控通信

　　首次获取第一手的火星科学数据

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　　在世界航天史上，天问一号不仅在火星上首次留下中国人的印迹，而且首次成功实现了通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标，充分展现了中国航天人的智慧，标志着我国在行星探测领域跨入世界先进行列。

　　建设故事

　　为验证降落伞系统研制火箭弹

　　深入沙漠戈壁一个月模拟火星环境

　　2016年，火星探测任务和嫦娥四号探测器任务分别正式立项，孙泽洲成为两大探测器的“双料”总设计师，开始了一边飞“月”、一边奔“火”的超常职业生涯。2019年1月3日，嫦娥四号探测器在月球背面预选区着陆，在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察，首次实现了月球背面同地球的中继通信。来不及细细品味嫦娥四号任务成功的喜悦，孙泽洲很快又投入到天问一号任务中。

　　改超十种方案改出“火星蝴蝶”

　　从“探月”到“探火”，距离从38万公里一下子“跨越”到4亿公里。除了距离挑战，还有潜在的竞争压力。2020年，中国、美国、阿联酋几乎同步发射火星探测器。“‘探月’时只有中国自己在奔跑，而‘探火’之旅，被看作是三个运动员在同一个赛道奔跑。” 孙泽洲说。美国从上世纪60年代开始火星探测，1975年“海盗号”首次降落火星表面，直到本世纪“勇气号”“机遇号”等火星车相继实现了火星表面的巡视探测，积累了大量的经验和技术，而我国要一次实现“环绕、着陆、巡视”三大目标，不仅起点高，难度更大。

　　想要通过一次发射就完成三项目标，这在全球尚属首次。孙泽洲告诉记者，火星探测不仅要面临火星大气稀薄、火面地形地貌等挑战，同时受远距离、长时延的影响，着陆火星阶段存在环境不确定、着陆程序复杂、地面无法干预等难点。此前国际上火星探测任务成功率仅52%，成功着陆火星任务更是屈指可数。

　　从研制到发射，孙泽洲的压力都是空前的。因为很多地方不具备在轨的维修性，虽然在系统设计上做了很多冗余，做了很多考虑，但如果某个小环节一旦出现问题，就会导致任务的失败。可能一个垫片、一项工艺参数，都会导致系统的故障，甚至对任务产生不可挽回的影响。“要到火星上着陆，火星大气数据、地形数据我们一开始并不是很掌握。”孙泽洲表示，早期尝试过国际合作，后来还是决定靠自己。“很多核心关键技术靠钱是买不来的，虽然我们探测的目标是服务于人类，我们的科学数据可以共享，但是针对航天领域中具体的核心技术，还得靠自主创新。”

　　为了顺利完成任务，孙泽洲和他的团队做了大量认真细致的、具有前瞻性的工作。在沙漠戈壁，他们寻找模拟火星环境的场景，做了一个月的测试；在内蒙古，他们在空旷的草原做空投试验；在河北和北京大兴，他们也待了两个多月，测试探测器的避障等能力；被称之为“火星蝴蝶”的祝融号火星车，光是针对太阳翼就做了不止十种方案。那段时间，孙泽洲只有一个想法：“拼了。”

　　火星之旅长达9个月，而降落在火星表面的7-10分钟，却是整个任务的关键点，直接决定着任务的成败。对于天问一号的着陆任务，降落伞极为重要。如果是验证再入地球的航天器，用飞机把伞拉到空中抛下即可。但火星大气比较稀薄，在距离地球地面30多公里高度才能模拟进入火星时的大气密度。为了赶在最佳发射窗口前完成所有准备工作，孙泽洲带领团队远赴新疆戈壁、内蒙古草原进行大量外场试验，建造火星环境模拟试验设施，完成了多项关键技术攻关。为了验证降落伞系统，工程牵引新研制了一枚火箭弹。团队使用火箭弹把模型打到30-50公里的高度，模型从火箭弹分离，然后使用程序控制伞和模型，方可模拟在火星上开伞的过程。

　　祝融号的每一步都提前验证

　　2021年2月，阿联酋“希望号”和美国“毅力号”先后环绕火星成功、着陆成功。“天问一号在环火轨道等了很长时间，大家可能也很着急，说同期去的‘毅力号’都已经着陆了，为什么我们还在环绕等待？”孙泽洲说，那段时间真的是彻夜难眠，有时眼睛刚刚闭上，脑海中却总是在思索还有哪些技术细节需要完善。试验队选调精兵强将，组建党员突击队和青年突击队。队员们放弃了参试以来的大小长假和双休日，每天都工作到深夜，很多队员甚至通宵进行复核复算。当然，团队中压力最大的还是孙泽洲。他说，缓解压力没有什么更好的办法，可能更多的是直面压力，努力工作就是最好的缓解办法。“把一个一个拦路虎或者不放心的地方，通过我们自己的努力，通过我们自己的数据，获得正确认知，这样压力就会小很多。”

　　2021年5月15日，天问一号探测器成功着陆火星预选着陆区。但这对于孙泽洲和他的团队而言，工作却远没有结束。5月19日，着陆地点的地形图像终于传回。尽管着陆点的地形比想象的还要好，团队却不敢大意。图片回传的当天晚上，试验队就开始了火星着陆点地形的模拟重构。在专门搭建的模拟火星表面环境的试验场内，火星车在走上火星表面之前需要先用地面的验证件验证一次。因为，火星土壤里面最危险也是最难的就是有一种土壤，表面看起来是很坚硬的表面，但当车走上去以后就会突然下陷。所以，火星车每次移动之前，地面都要先分析它提前拍摄发回的周边感知图像，在仿真软件里规划好路线后再把走动的指令发送到火星，指挥祝融号走动。

　　截至目前，祝融号已累计行驶近2千米，获得了大量宝贵的科学探测数据。在孙泽洲看来，天问一号的成功充分展现了中国航天人的智慧，标志着我国在行星探测领域跨入世界先进行列。

　　建设者说

　　瞄准2030年前火星采样返回任务

　　孙泽洲表示，目前人类只实现了火星的着陆和巡视，还没有实现火星的采样返回，所以火星采样返回的难度可见一斑。现在团队也在做前期的工作。对于火星的有人探测，从目前的技术水平来讲，还面临着很大的挑战。因为火星跟月球的差异是很大的，载人去月球可以趁着白天去，不用经历夜晚，因为月球上有将近14天的月昼。但是火星昼夜的变化跟地球基本相似，航天员要经历火星的夜晚，而火星是一个比较寒冷的星球，面临能源等很多问题。“但我相信随着人类技术的发展，未来，载人火星探测肯定是会实现的。”

　　首次担任探月工程探测器系统总设计师时，孙泽洲38岁，是当时航天系统最年轻的总师。如今，经历嫦娥三号、嫦娥四号和天问一号任务的淬炼，孙泽洲已过了知天命之年。现在，他瞄准的是2030年前实施的火星采样返回任务。孙泽洲说：“航天人要牢记初心，立足新发展阶段，把握好未来发展机遇，坚定高水平科技自立自强的信心，敢于创新实践，助推航天强国战略目标早日实现。”

　　在孙泽洲看来，航天事业是神圣、艰辛又充满挑战的，“我们站在老一辈航天人的肩膀上，通过不懈努力，才取得了今天的成绩。”孙泽洲告诉记者，“天问一号团队是年轻的团队，35岁以下青年占比60%以上，主任设计师平均年龄不到37岁。在整个航天科技集团，型号总设计师、总指挥队伍中45岁以下占比超过30%，技术研发队伍中45岁以下占比达83%。”他表示，青年人已经成为推动航天事业发展的生力军和中坚力量，航天事业的迅猛发展也为青年提供了成长的舞台。

　　很多核心关键技术靠钱是买不来的，虽然我们探测的目标是服务于人类，我们的科学数据可以共享，但是针对航天领域中具体的核心技术，还得靠自主创新。

　　天问一号火星探测器系统总设计师孙泽洲

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