“天问”升空：远赴火星，近观地球
专栏
探测火星的热情不只源于浪漫的“移民火星梦想”，更源于对地球本身的“居安思危”。
“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”两千多年前，屈原一首《天问》 抒发了古人对宇宙万物的好奇和追问。
两千多年后，我国“天问一号”的升空，则为这份“问卷”标注了当代科学的一种回答。
7月23日12时41分，我国首个火星探测器“天问一号”由长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场成功发射。升空后，它将经历7个月左右的长途跋涉，于2021年2月左右抵达火星，进而变轨进入停泊轨道，4月择机登陆。
“天问一号”一次完成三重挑战
此前的7月20日，阿联酋首个火星探测器“希望号”搭乘日本火箭发射升空。除了我国的“天问一号”之外，美国“毅力”号火星车也蓄势待发，于本月底发射。
各国火星探测器“扎堆”发射，主要原因就在于此时上车“又快捷又便宜”，打个简单的比方，火星、地球都绕着大阳转，就类似于两个人绕着操场跑圈，一个人要把沙包丢给另一个人，为了增加成功率以及省点力气，就需要选择合适的方向、距离扔过去。
火星和地球的会合周期约为26.3个月，也就是每两年，我们便可以与火星近距离“擦身而过”。这期间，太阳、地球和火星基本在一条直线上，地球和火星相对距离最近，发射探测器的成本最经济，这就是所谓的“窗口期”。2020年的火星窗口从7月中旬到8月中旬，一旦错过就需要再等两年多。
当然，要把“天问一号”送到火星上，可不像“丢沙包”那么容易。理论上火星和地球最近大约为5500万公里。虽然我们已经算准了最近距离，但探测器实际的路程远大于5500万公里。探测器会被送入一个轨道，通过多次变轨，依靠抛物线的轨道逐渐靠近火星，最后被火星的引力捕捉，这种飞行轨道被称作“霍曼转移轨道”。
此番，“天问一号”要一次性实现对火星的“环绕”“着陆”“巡视探测”三大任务，这在世界航天史上是绝无仅有的。我国这次“一步到位”，非常有魄力。
我国火星探测的基础，是此前成功四次的探月工程。嫦娥一号环绕月球，嫦娥二号不仅环月还探测了小行星，嫦娥三号实现了月球正面登陆和月球车行驶，嫦娥四号更实现了人类历史上航天器第一次登陆月球背面——所有这些都给“天问一号”火星探测任务奠定了坚实的基础。
认识自己的“孪生兄弟”，才能更深入理解地球
早在1960年，苏联便开始往火星派出探测器，但以失败告终。至今，人类已经实施火星探测活动达40多次，但成功率不到50%。可以说，除月球之外，火星是最受关注的天体，也是探测难度很大的一个天体。
高难度并没有阻止各国的探测热情。这种热情不只源于浪漫的“移民火星梦想”，更源于对地球本身的“居安思危”。
火星时常被看作是地球在太阳系中的“孪生兄弟”。火星不仅与地球一天的时间类似，也同样是四季分明，有高山、有峡谷，还可以划分出热带、温带、寒带。自从2003年“机遇”号和“勇气”号登陆火星以来，我们逐渐清楚火星过去不仅有水，而且有大片河流、湖泊、海洋。未知的原因使得火星变成一片荒芜。
看起来，火星就仿佛是一个“垂垂老矣”的地球。
因此，探测火星不只是为人类寻找移居目标，更可以借此了解地球的演化历史，为保护地球的气候条件、维持人类社会可持续发展，提供科学支撑。
人类的生存并不仅仅取决于衣食住行、油盐酱醋，更取决于阳光、空气、天空、海洋。我们作为具有高等智慧的物种，必须有所准备，必须居安思危。这就需要不断提升我们的技术和能力，开展深空探测，不断挖掘宇宙深处的秘密。
人类的知识和技能一代代相传，让下一代在我们这一代基础上走得更高、更远，让他们勇于去探索未知，勇于扩展人类的生存空间，他们就可以比我们生活得更好、更长远、更安全。
□郑永春（科普作者）
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