希望号探测器抢先到达火星，为何认为晚到的天问一号挑战更大？

在2020年7月20日，阿联酋的希望号火星探测器由日本三菱MH2A火箭发射升空；

在2020年7月23日，我们国家的天问一号探测器由长征五号遥四运载火箭发射升空；

在2020年7月30日，美国NASA的毅力号探测器由宇宙神V火箭发射成功。

这3个火星探测器之所以都扎堆在去年7月一起发射升空，是因为在这个时间段是火星探测器的发射窗口。由于地球与火星的公转周期不同，其中地球环绕太阳一周大约需要365天，而火星环绕太阳一周大约需要687年。也是因为火星与地球的公转周期存在差异，所以地球与火星的距离并不是固定不变的，大约每隔26个月，地球与火星的距离会达到最近。

这3个探测器都已经在太空中飞行了6个多月，其中阿联酋的希望号探测器已经在2021年2月9日成功进入了火星轨道，我们国家的天问一号探测器也在2021年2月10日进入了火星轨道。而NASA的毅力号探测器预计在2021年2月18日择机实施软着陆，将火星车送上火星表面。

从时间来看，阿联酋的希望号探测器到达火星的时间是最早的，但是从多方面的数据来看，到达火星时间稍晚的天问一号比希望号探测器的挑战更大，这是为什么呢？由于这两个探测器在很多方面都存在差异，我们显然没法直接看得出两者的难度差异，不过我们可以从多个维度来了解一下它们的不同之处。

一、发射阶段

这些探测器从地球出发，都需要用运载火箭发射升空，因为地球有引力，如果想让探测器不往下掉，探测器就需要飞得足够快。当探测器的速度达到地球的第一宇宙速度（即7.9公里每秒），探测器就可以绕着地球飞行而不会掉回地面。不过以当前的科技，目前只有借助火箭的强大推力才能达到这样的速度。当然，如果探测器的质量不同，对运载火箭推力的要求也是不同的，探测器的质量小，较小推力的运载火箭就可以将其发射到太空中，如果探测器的质量很大，就需要推力强劲的运载火箭才能完成发射任务。

阿联酋的希望号探测器是一个轨道探测器，重约1.5吨；而天问一号探测器由环绕器、着陆器和巡视器（即火星车）三个部分组成，总重量达到5吨左右。显然，这两个探测器对运载火箭的推力要求完全不在一个等级上，发射天问一号的难度比希望号探测器的难度大得多。关键是，我们的天问一号探测器是由我们自己的运载火箭发射升空，而阿联酋的希望号探测器是由日本的火箭发射升空，所以在发射阶段，我们的天问一号更胜一筹。

二、奔赴火星阶段

这些探测器要离开地球开启火星之旅，就需要摆脱地球的引力，这时候探测器的速度需要超过地球的逃逸速度（又称第二宇宙速度，即11.2公里每秒）。虽然希望号探测器比天问一号探测器早发射3天，但是希望号探测器进入火星轨道的时间只比天问一号进入火星轨道的时间早了1天左右，所以在飞行速度方面，天问一号探测器可能略微领先，不过这两个探测器的飞行速度并不存在明显的差异。

三、在到达火星附近时

前文已经提到这些探测器都是以地球逃逸速度飞往火星，而当它们不断靠近火星时，火星的引力还会为它们提供一个加速度，所以它们的速度奔向火星附近时还会变得更快。由于火星的质量比地球的质量小得多，所以火星的第一宇宙速度、第二宇宙速度都比地球的小得多，探测器就需要进行减速将速度降下来才能被火星的引力捕获，否则就会错过火星。

希望号探测器在近火制动时，启动了6个推进器，最后将飞行速度从每小时121000公里下降到每小时18000公里。天问一号探测器在近火制动时，启动了3000N轨控发动机将速度降了下来。大家也知道使用发动机的数量越多，可靠性也会出现下降，假设一台发动机的可靠性为90%，两台发动机一起的可靠性可能只有81%，可靠性越低，失败的可能性越大。在2019年印度实施登月时，着陆器就是搭载了多台小推力的发动机，在减速过程中没有达到预期，最后导致登月失败。相比之下，搭载一台大推力的发动机，整体的故障率更低。

四、到达火星后

阿联酋的希望号探测器是一个轨道探测器，原则上只要顺利进入环绕火星的轨道、探测器搭载的设备能够正常运行，就可以认为这次任务成功了。而我们的天问一号探测器任务更加复杂，搭载了轨道器、着陆器、火星车，进入环绕火星轨道，只是天问一号的第一步，接下来它还将择机实施软着陆，将火星车送上火星表面。登陆火星的过程，是当前探索火星难度最大的一关，所以天问一号探测器接下来还会面临一些挑战，而这些挑战是希望号探测器没法体验的。所以在这一方面，天问一号的挑战性、难度完胜希望号探测器。

总结：从总的来说，在很多方面天问一号探测器面临的挑战都比希望号探测器大得多，如对运载火箭推力要求更高，任务也更加复杂等。