火星是太陽系地球外側距離地球最近的行星且同處於太陽系宜居帶。人們曾經認為火星與地球環境非常相似，留下了關於火星生命的種種傳説。火星也成為人類尋找地外生命及建立第二家園的目標地點。

火星公轉周期為687個地球日，因此每隔約26個月，才能遇到一次地火直線距離最近的時候，如果在兩個行星距離最近前的一個時段進行航天發射，可以節省火箭推進劑並縮短到達火星軌道距離。在2020年7-8月的火星探測窗口期，阿聯酋、中國和美國的火星探測器相繼發射。阿聯酋“希望號”火星探測器於2020年7月20日發射，主要目的是採用環繞火星的方式研究火星的大氣環境和氣候變化。美國的“毅力號”火星探測器於2020年7月30日發射，主要探測火星上是否存在生命。我國首次火星探測任務“天問一號”探測器於2020年7月23日發射升空，它一次性實現“環繞、着陸、巡視”3項目標。2021年2月9日，阿聯酋的火星探測器“希望號”也成功進入火星軌道。2021年2月10日，“天問一號”火星探測器成功實施近火捕獲制動並順利進入大橢圓火星軌道。9天后，美國“毅力號”火星車成功登陸火星。

天問一號探測器由環繞器和着陸巡視器組成。環繞器配置中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜探測儀、火星磁強計、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀共7&載荷。通過環繞探測，開展火星全球性和綜合性遙感探測。着陸巡視器由進入艙和火星車組成，進入艙完成火星進入、下降、着陸（EDL）任務，祝融號火星車配置多光譜相機、次表層探測雷達、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀、地形相機共6&科學載荷，通過巡視探測，開展火星表面重點地區高精度、高分辨的精細巡視探測。

為了保障“天問一號”探測器順利進入火星大氣層並安全着陸火星表面，探測器採用多個創新設計和解決方案。其中，天問一號採用的是半彈道式設計，以較小重量代價實現火星探測器“進入-下降-着陸（EDL）”階段的姿態穩定和運動軌跡控制。它以高壓氣源為驅動力，實現四桿機構展開系統配平翼快速展開，利用液壓系統阻尼特性減緩氣動減速階段重力加速度和進入艙背罩結構變形等對探測器整體的影響。為保障火星環繞器在途中及環火星軌道飛行過程中環境溫度穩定，環繞器採用了高效率熱回路循環與高溫防護熱控技術，解決了火星環繞器多工況複雜外熱流控溫、環火星軌道極端低溫控溫、近火星重力捕獲高溫熱防護及大部件高精度控溫等技術難題。為保證進入火星的過程中,要利用大氣減速過程中的結構安全性，進入器設計了具有超輕特性的蜂窩格子增強樹脂基燒蝕防熱複合材料，解決了火星氣動加熱環境下超輕質材料高效熱防護與超輕質結構協同工作難題，保障了進入火星大氣過程中探測器內部結構溫度的安全性。

“天問一號”任務的圓滿成功為我國下一步火星探測取樣返回任務奠定技術基礎。

供稿：中國航天空氣動力技術研究院