简介

天问一号，中国行星探测的开篇之作。从规划到发射历经多年，集轨道设计、通信、导航等多项前沿技术于一身，一次性实现火星“环绕、着陆、巡视”，开启深度探索火星奥秘的伟大征程。

在浩瀚宇宙探索的漫漫征途中，天问一号无疑是一颗耀眼的明星，承载着中国航天迈向火星的伟大梦想。

早在2014年6月，中国就精心规划了火星探测蓝图，计划在2020年实现火星着陆巡视，2030年实现火星采样返回 。同年11月，火星探测器系统在第十届中国国际航空航天博览会上首次公开亮相，吸引了全球目光。2016年1月，中国首次自主火星探测获国家批准立项，正式开启星际探索征程，8月23日，第一个火星探测器和火星车外观设计构型公布。2017年7月，中国首个火星模拟基地落户青海海西州大柴旦红崖地区，为天问一号的研发测试提供关键场地。2019年3月，上海航天八院812所完成火星环绕器正样6大部件展开试验任务。终于在2020年7月23日，天问一号在海南文昌航天发射场发射升空，踏上前往火星的征途。

天问一号的用途主要包括科学探测与技术验证两方面。在科学探测上，它全方位探索火星，开展火星全球形貌与地质结构、物质成分、浅层结构与水分布、空间环境、火星物理场等探测，获取珍贵科学数据，助力研究火星大气电离层、表面气候与环境、土壤特征与水冰分布、物理场与内部结构等科学问题。在技术验证方面，天问一号对火星制动捕获、进入/下降/着陆、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术进行验证，为中国建立深空探测基础工程体系、推动深空探测活动可持续发展奠定基础。

天问一号在技术上亮点突出。在轨道设计与控制方面，采用霍曼转移轨道技术，以最优路径和较低能量消耗奔赴火星，在近火点精准制动捕获，进入环火轨道。多模式通信技术也很关键，配备X波段、Ka波段通信天线和激光通信终端 。飞往火星过程中，X波段通信天线用于轨道控制和状态监测；火星环绕探测时，Ka波段通信天线负责科学数据回传；火星着陆探测时，激光通信终端实现高速数据传输。

高精度导航与控制技术依靠星敏感器、陀螺仪等敏感器组合及先进导航算法，实现自主导航和精确姿态控制。在星际航行和火星探测各阶段，能准确调整探测器位置和姿态，确保着陆精准、火星车巡视正常。高效能源管理技术采用太阳能电池翼和高性能储能电池结合的能源系统，在火星光照时，太阳能电池翼发电并为储能电池充电，储能电池在光照不足或需大量能量时供电，保障探测器各系统稳定运行。环绕器和着陆巡视器采用一体化设计，各部分功能明确又协同工作，在有限空间和重量限制下，集成多种科学载荷和关键系统，实现“环绕、着陆、巡视”三大功能。

此外，天问一号还有诸多重要技术。相控阵敏感器技术利用天线阵列控制相位和幅度发射、接收电磁波，波束扫描快、指向灵活、目标容量大、抗干扰能力强，能提供9个方向测量功能，软件定义探测方向，在航天器进入火星大气距火星表面约7公里高度时工作，为减速、悬停和软着陆控制提供距离、速度数据。

纳米气凝胶材料技术也不可或缺。纳米气凝胶由纳米尺度固体骨架构成三维立体网络，密度比空气轻，导热系数仅为静止空气一半，有优异的隔热、隔音、吸震、吸附等性能。为着陆器研制的隔热纳米气凝胶材料可隔绝高温热流，保护结构和载荷；为火星车研制的隔寒纳米气凝胶材料能保持内部温度，防止电池、电路受低温影响。

深空通信技术通过高增益天线、先进信号调制解调技术、纠错编码技术以及数据压缩技术等，克服远距离通信的信号衰减、延迟等问题，确保通信稳定可靠，提高通信效率。加速度计技术利用石英挠性加速度计测量加速度，为着陆巡视器的制导导航与控制分系统提供加速度信息，保障安全平稳着陆，也为火星车实时提供运动姿态信息，护航巡视。

多载荷探测技术是实现科学探测目标的关键。环绕器携带中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达等7台科学仪器，火星车携带导航与地形相机、火星车次表层探测雷达、火星表面磁场探测仪等6台科学仪器。这些仪器涵盖多种探测手段，协同工作，如中分辨率相机和高分辨率相机拍摄火星表面图像研究地貌地质，次表层探测雷达探测地下浅层结构和水冰分布，火星表面磁场探测仪测量磁场特性，开展多项科学探测任务。

天问一号的成功，是中国航天事业的重大里程碑，它开启了中国火星探测的新时代，为人类探索火星贡献了中国力量，也为后续深空探测积累了宝贵经验，激励着我们在宇宙探索之路上不断迈进，去揭开更多宇宙奥秘。