七天后，即 5 月 22 日

祝融号火星车开始执行

我国首次火星任务最后阶段的任务

- 巡逻检测

《面对面》记者采访航天科技集团第五研究院

孙泽洲，天问一号火星探测器系统总设计师

揭开中国成功“探火”背后的故事。

与美国和阿联酋的航天器竞争

“压力的程度无法用语言来形容

“.

5 月 15 日，“天问一号”成功着陆，中国成为世界上唯一一个登陆火星的国家。“天问一号”的飞行实际上是与阿联酋的“希望”和美国的“毅力”的比赛。在 2020 年 7 月的发射窗口期间，来自 3 个国家的 3 颗火星探测器相继发射，踏上了前往火星的旅程。“希望”的目标是绕火星运行以研究火星大气，而“天问一号”和“毅力”都旨在登陆火星。2021 年 2 月，希望号和天问一号进入绕火轨道，毅力号成功着陆火星表面。

当谈到三国同场竞技的飞船时，孙泽洲一时间哽咽了。

记者：一旦你与其他国家竞争，特别是那些在该领域已经领先我们几十年的国家，此时会有多少额外压力？

孙泽洲： 我们探月的时候，没有人同时和我们一起做月球软着陆，就像我是运动场上唯一的运动员一样，成败只是我的任务之一。而这一次三艘飞船在同一领域同场竞技，阿联酋“希望”号成功环绕，美国“毅力号”成功着陆，此时的“天问一号”在我心中已经不是那么简单的任务要完成了，我不是很擅长用语言来表达自己的压力程度，但确实，我包括我们团队在这个过程中所承受的压力，确实和以前真的不一样了任务。

“天问一号”配备了一个“黑匣子”。

为失败的着陆做准备

2016 年，中国火星探测任务和嫦娥四号探测器任务正式获批，孙泽洲被任命为两个探测器的总设计师，一边飞向“月球”，一边飞向“火星”。从“探月”到“火探”，距离一下子从 38 万公里“跨越”到 4 亿公里，火星的表面环境更加复杂和危险。首次火星探测任务计划在一次任务中对火星进行环绕、着陆和巡逻，对火星进行全球性、全面的轨道探测，并在火星表面进行区域巡逻探测。这是世界上第一次可以在一次发布中完成三个目标。

记者：有句话说，“火星是很多探测器的坟墓，就是说它的失败率太高了，单次任务的失败率很高，我们得出发一次完成三个任务。您在设计之初是否考虑了所有这些因素，以防我们失败？”

孙泽洲： 我们做了很多准备，甚至可以说，我们至少有一半甚至一半以上的精力都在努力防止非常不可能的事件的发生。着陆系统还携带了一个信标装置，类似于飞机的黑匣子，我们认为，如果在火星表面没有真正平稳的着陆，比如撞击，我们也可以依靠这个信标在进入过程中将关键记录的数据在一定程度上传回地面， 这样我们就可以分析过程中的原因。

从 20,000 公里/小时加速到 0 仅需 9 分钟

天问一号是怎么做到的呢？

5 月 15 日，经过半年多的飞行，“天问一号”探测器终于成功降落在火星上。火星北半球大部分是平原，南半球多山，因此“天问一号”的着陆点选择在火星北半球乌托邦平原南部。虽然是“平淡无奇”的，但这并不意味着探测器可以高枕无忧。

天问一号探测器的整个着陆过程大致分为三个步骤：进入、减速和软着陆。中国航天科技集团公司第五研究院总设计部火星探测器总设计师王闯介绍，“天问一号”探测器进入火星大气层后首次利用火星大气进行气动减速，克服了高温和姿态偏差，“天问一号”在完成气动减速后的下降速度也降低了约 90%。

“天问一号”动态减速模拟图

然后打开降落伞使降落伞减速，当速度下降到 100 m/s 时，由推力反向发动机减速，从大气减速阶段进入动态减速阶段。在距离火星表面 100 米处，“天问一号”进入悬停阶段，在完成精准避障缓降后，着陆车在缓冲机构的保护下抵达火星表面。

模拟“天问一号”着陆过程

总的来说，“天问一号”在 9 分钟内将其速度降低到 0 米/小时，速度约为 20,000 公里/小时。值得一提的是，虽然中国之前有过月球表面着陆的经验，但“天问一号”火星软着陆任务难度更大。一方面，火星表面有大气层，比月球表面的环境要复杂得多。另一方面，火星离地球更远，通信延迟达到 20 分钟左右，所以整个着陆过程，地球上的科技人员什么都没时间做，只能依靠“天问一号”独立完成，体验“未知九分钟”。

五院总设计部火星车总设计师陈百超表示，我国是第一次实施火星探测任务，没有关于火星环境的第一手数据，尤其是大气等参数，相当于一个完全未知的环境， 而这种困难可想而知。

从着陆到巡逻检测

为什么中间间隔 7 天？

5 月 22 日 10 点 40 分，“祝融号”火星探测器抵达火星表面，开始执行中国首次火星任务的最后阶段——巡逻探测。5 月 15 日 7 时 18 分，“天问一号”探测器成功降落在火星乌托邦平原南部的预选着陆区。

记者：着陆后，火星车这几天都在做什么？

孙泽洲：降落后的第一天，它有很多关于自身状态的设定，包括部署桅杆、部署太阳翼、部署天线、升降移动悬架等一系列任务，在接下来的几天里，它要完成对周围环境的感知，并与地面建立通信。

“火星蝴蝶”。

它是如何设计的？

在接下来的三个火星月里，祝融号将对火星进行表面成分、物质类型分布、地质结构和火星气象环境等探测工作。该漫游车以中国古代神话中的火神命名，重约 240 公斤，由六个轮子独立驱动，携带六个有效载荷，并拥有蝴蝶形的太阳翼。因此，有人形象地将“祝融号”火星探测器与“火星蝴蝶”相提并论。

记者：为什么是蝴蝶？蝴蝶的想法从何而来？

孙泽洲：我们的太阳能翼肯定要有大面积，不是想把它设计成蝴蝶，而是大家都觉得它设计后看起来像一只蝴蝶，折叠起来的时候都是扣在一起的。这是一个聪明的设计，而且在美学上也非常令人愉悦。我们一开始为太阳能翼做了 10 多种解决方案，一开始设计是打开后展开，但我说不行，一个很复杂，有风险，一个太难看。另一个需要扩展两次，也不靠谱。我们最终设计成这样，人们觉得它非常漂亮，我觉得它非常有特色，它非常符合我们的身份特征。

为模拟的 Mars 打开一把伞

专门从事发射火箭的开发

火星和地球的轨道周期决定了大约每 26 个月有一个最佳发射窗口，此时从地球到火星的航天器需要的能量传输最少。

为了在 2020 年最佳发射窗口之前完成所有准备工作，孙泽洲带领团队前往新疆戈壁和内蒙古草原进行了大量现场测试，建设火星环境模拟测试设施，完成了多项关键技术突破。

孙泽洲：我们不是简单地用飞机把伞拉到空中扔掉。对于进入地球的航天器来说，这个保护伞可以这样验证，但是火星大气层比较稀薄，我们需要在离地球地面 30 多公里的高度进行模拟，才能和进入火星时的大气密度差不多。为了验证这把伞，我们开发了一种新的火箭，将伞安装在模型上，通过火箭将其击中到我们需要的 30-50 公里的高度，然后将其与火箭分离。然后，我们的程序控制降落伞和模型打开降落伞，模拟在火星上打开降落伞的过程。

“行星探索的未来

有必要选出一位 30 岁的首席教师。

34 岁担任副总设计师，38 岁担任系统总设计师，如今 51 岁的孙泽洲以总工程师的身份发布了嫦娥三号、嫦娥四号和天问一号三个深空探测器。从“奔向月球”到“探火”，正是成千上万像孙泽洲一样的航天员不断向天空祈求，推动中国探测器一步步远行，探索深空的奥秘。

孙泽洲：上世纪 90 年代初，我来到了第五学院，那个时候的任务真的很少，一年都推出不了，然后从 90 年代末开始，有一段快速发展的时期，这给我们提供了一个很好的平台，现在我们也在关注这方面， 大胆地给年轻人施加压力，给他们更多的信任，我还说过，我也说过，未来的深空探测真的需要 80 后，甚至让年轻人来接手主力军。为什么？例如，我们将飞到月球几天，飞到火星几个月，飞到木星几年，然后飞到天王星和海王星，这可能需要几十年的时间。

记者：我进公司的时候它飞走了，我退休后才来。

孙泽洲： 所以我们开玩笑说，下次行星探测一定要选一个 30 岁的轮机长，不然等飞机到了，轮机长就退休了。

今年五四云组班

孙泽洲，“天问一号”火星探测器总设计师

也来到了团团直播间

带给每个人

“听总工程师讲述航空航天的故事”。

让我们戳一下视频，看看

编辑丨张继宏

校对丨高舒雅

校对丨张明， 秦天宏

值班编委丨吕同义

点亮“观望”，赞美中国航天！