日期:[2020年07月24日]
-- 华商报 --
版次:[A1]
『天问一号』火星探测器昨日成功发射 迈出我国行星探测第一步
火星火星 天问已出门 请予以接待
火星：
你好！
昨天，我们踩着点出门了。这是我们第一次出这么远的门，路程将近4亿公里，因为太远，路上信号可能也不是太好，没办法打求助热线，但26个月才有一次的擦肩而过，还是让我们鼓起了勇气。
为了不负此约，我们做了很多准备，之前“嫦娥”仙子已经替我们探过路、踩过点，“胖五”摆渡车几经调试也可以出发了。我们还特意学会了一步实现“绕、着、巡”这项独步天下的绝技。
出门前，我们查了下导航，得经过发射、地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆、科学探测这6个路段，其中地火转移那段得6个多月，想想那漫长的旅程，只能痛饮孤独这杯酒了（这个只是比喻，我们的自主在轨管理系统不会允许我们酒驾的）。
比起孤独，我们更担心火星捕获这段路，据说是高风险路段，刹车制动不到位，很容易出事，到时也没有上级可以远程指导，只能靠我们自己了。不过，我们相信自己能行的。当然如果你能配合接一下我们，那就太好了！
停泊后，我们将分头行动，环绕器会继续在外面观光，着陆巡视组合体将到访你家，之后火星车会独自开展90天（火星日）的探测。
届时望贵星能予以接待，多有叨扰，不胜感激。
正在奔向你的“天问一号”团组
2020年7月24日
7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”向着浩瀚苍穹出征了！尽管7个月、最远4亿公里的长途布满荆棘，但任何险阻都无法阻挡我们对未知的渴求。天问探火，是中国行星探测工程万里长征的第一步。人类文明屡因断惑而进步，天问探火将因穷理而不凡。
『天问一号』火星探测器成功发射
7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。
探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。
首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰表示，此次火星探测任务的工程目标是实现火星环绕探测和巡视探测，获取火星探测科学数据，实现我国在深空探测领域的技术跨越；同时建立独立自主的深空探测工程体系，推动我国深空探测活动可持续发展。
“此次火星探测任务的科学目标，主要是实现对火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等的研究。”刘彤杰说。
我国火星探测作为开放性科学探索平台，包括港澳地区高校在内的全国多地研究机构积极参与研制过程，并与欧空局、法国、奥地利、阿根廷等组织和国家开展了多项合作。
此次火星探测任务于2016年1月经党中央、国务院批准立项，由国家航天局组织实施，具体由工程总体和探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用等五大系统组成。
国家航天局探月与航天工程中心为工程总体单位，中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制运载火箭系统，中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院抓总研制探测器系统。中国卫星发射测控系统部负责组织实施发射、测控。中国科学院国家天文台抓总研制地面应用系统，负责科学数据接收、处理、存储管理等工作。 据新华社
>>8大疑问
火星照片如何传回地面？
“天问一号”火星探测器成功发射后，地面上的我们最希望看到的可能就是探测器拍摄的火星照片了。那么这些照片怎样才能传回地面呢？近日，华商报记者采访了西安电子科技大学信息与通信工程学科博士生导师李云松教授，他所负责的图像传输与处理团队参与了本次火星探测中多个科学载荷的图像和数据压缩任务。
为什么要对图像压缩？
李云松教授介绍：“图片等数据的传输，首先要把通道建立起来。火星车上和环绕器上都是有天线的，数据的传输过程，就是从火星车传输到环绕器，再从环绕器传回到地面。有天线、有发射，物理链路就建立起来了。这就相当于修了一条从火星到地球之间的路，数据就相当于这条路上跑的车。但问题在于想运的东西很多，道路又很窄。火星距离地球，最远距离4亿多公里，最近距离也有约5500万公里。能量的损耗跟传输距离的平方是成反比的，这么远的距离意味着信噪比就很低了，导致有效传输速率很低。为解决这个问题，要么把路修宽一点，要么把货物进行压缩处理。我们做图像压缩，就是要把这个‘货物’压得紧一点。这样才可以实现在有限宽度的道路上，传输的东西更多一点。”
“这次是我们处理数据类型最多的一次，有彩色的，有高光谱的，还有雷达的，每种类型对压缩的要求都不一样。火星探测一共是13个科学载荷。所谓科学载荷，就是有一定科学目的的探测设备。其中有5个载荷是需要进行数据压缩的，我们参与了全部压缩任务。”李云松教授说道。
图像压缩难点在哪？
李云松教授介绍，受能源、体积重量以及可靠性等硬性条件限制，能够用于压缩处理的硬件资源很少。
“所以我们面临的最大挑战，就是资源非常受限。大部分核心算法其实在探月以及其他的对地观测任务中都是验证过的。主要的难度在于怎样按照火星科学应用对于数据质量的更高要求，进一步对算法进行优化，一方面提升压缩质量，另一方面要在更小的资源里实现出来。这就好比房子就这么大，但又想放进很多东西，这时候就需要把所有的空间都利用充分。所以在把东西放进去前，需要把任务分解得很细。”
“虽然数据压缩得越小，就越方便信息传送，但压得太小可能就会有损耗，不能完全恢复原来的数据。好比要快递一条被子，把它压紧了，所占的空间就会小一点。回来一打开它又恢复到原来的状态，这就是所谓的‘无损’。但若是快递一盆花，枝叶很多，有的地方可能就要裁剪以后再运输，那它就跟原来就不一样了。这就要考虑，怎样做才能尽可能地没有损害。”
会有全景照片吗？
李云松教授介绍，之前的嫦娥3号上就有全景相机，嫦娥4号上也有，数据是传回来以后在地面拼接处理的。但火星车以后可能会有一些直接拼接的工作。直接拼接的目的，实际上是为构建一个完整的地图。因为火星车在火星上会面临很多未知，不知道下一步会不会掉到坑里，也不知道路线应该怎么走，因为上面也没有标准的路。这时就需要首先要分析清楚。只有把地图建起来，才能够决定从这个点到那个点应该怎么走，怎样选一条比较可靠的路线。当然传到地面的话，我们希望探测到的东西最后是一张大图。
图像有坏点吗？
李云松教授说，坏点主要是由于传输过程中出现误码或数据丢失，误码就是1变成0，0变成1，这时候有的地方恢复以后可能就会出现坏点。为避免这种错误，一般会加一些纠错的方式。也就是说虽然错了，但在一定范围内可以纠正过来。但如果超出限度了，也还是会出错的。因为影响因素比较多，包括信道也并不是会一直稳定，有时还会断掉。断掉的这段时间，数据就全都没有了。
像素能达到啥程度？
常常看到有人在网上发个图，说是火星上发现了什么动物、建筑的形象，但其实都是猜测的。那么火星车拍摄的图片像素能达到什么程度？李云松教授介绍，这次火星环绕器上搭载了一个高分辨率的拍摄设备，具体分辨率还需等官方正式公布。
“对我们的工作来说，分辨率是会有影响的。我们在图像压缩上设置了很多参数，最好的是完全不去做任何压缩，也不会有任何损失。这只是针对那些局部的特别关注的目标，才可能会选择这种模式。但更多的还是巡视方式，所以还是要做大压缩比，这样才能保证比较快速地传回来。由于各种数据的特性以及最后对质量的要求不一样，我们这次在技术上的突破，主要就是针对不同类型的数据，根据其不同的特性和质量要求，开发设计了对应的高性能的压缩方式，确保性能好、复杂度低、可靠性高。”
火星车能自主探测吗？
李云松教授介绍，为克服超远距离带来的信息传递延时问题，他们也在参与做一些智能化处理。“就是让火星车可以自主探测，不需要人来指挥，让它能有一定的自主性。比如说火星车落到火星表面上以后，它会自动地去规划行走路线，会自动去找到它感兴趣的目标。而为了让火星车对有意义、有价值的东西‘感兴趣’，会提前做一些训练，包括对各种地质、矿石、矿物，或者一些提前已设想到的目标。但不可能全都覆盖，所以也会有所谓的异常检测方式。这种方式不是预先设定要看什么，而是说要来分析面前的东西有没有可能会含有新信息或存在风险。”
火星车有找水任务吗？
这次在环绕器上装了个探地雷达，可以穿透火星表层，探测十几米或者几十米深度范围内有没有水。李云松教授表示，美国的也好，欧洲的也好，相比来讲，这次探测方式是比较全面的。有拍火星表面图像的，有拍地下水体的，也有拍地质和物质成分的，也有做微观探测的，还有一些可能要探测火星上面的空气，另外还有对声音、磁力等各方面的探测。对咱们国家来说，可以叫一步到位的探测计划。但与此相应，风险也很大。“只要能够发射成功，火星车成功着陆，那么后续工作的可靠性方面，就跟前面的探月阶段很接近了，我们还是比较有把握。期待7个月以后，我们能够看到来自火星的图像。”
火星车主要干什么？
李云松教授表示，虽然着陆点是预先选好的，但这个区域的环境是未知的，火星车要开展相对比较自由的、有些可能是完全自主的活动和探测，会存在很多风险。“以前玉兔号在月球上的探测速度很慢，因为要保安全，又是通过遥控的方式。这次希望在后续通过智能化处理技术，让我们的火星车能够行走得更快更稳。”
陕西助力『天问一号』奔向火星
航天六院
78台发动机为“探火”保驾护航
总部位于西安航天基地的航天科技集团六院，为长征五号遥四火箭和“天问一号”探测器研制交付了78台各型发动机。可以说，始于地面发射，终于精准着陆，液体动力的贡献将贯穿全程。
这次为什么选长征五号系列运载火箭？据航天六院专家介绍，火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成，重量达5吨左右。探火任务需要将这5吨重的探测器直接送入地火转移轨道。而让5吨重探测器达到第二宇宙速度，我国目前只有长征五号能做到。
在长征五号遥四运载火箭上，配置了30台四型发动机，分别是8台120吨级液氧煤油发动机、2台50吨级氢氧发动机、2台9吨级膨胀循环发动机及18台作为辅助动力的姿控发动机。在“天问一号”火星探测器上，着陆巡视器和环绕器的推进分系统共计有48台大大小小的发动机。这78台大大小小的各型发动机就像宇宙马拉松接力赛的队员，一棒接着一棒，助力火箭升空、探测器进入地火转移轨道，进而实现精准着陆。如果一切顺利，大概明年2月份就可以得知“天问一号”的好消息了。
六院液氧煤油发动机领域（系列）总师刘站国介绍，火箭发射阶段也是最重要、最艰难、最费劲的阶段。整个过程历时2000多秒，期间环环相扣，节奏特别紧张。火箭点火后，4个助推器中的8台120吨级液氧煤油发动机和芯一级火箭中的2台50吨级氢氧发动机同时启动，托举火箭从地面起飞。工作到一定时间，助推器熄火分离，火箭芯一级动力独自承担起助跑任务。当芯一级动力完成使命关机后，与火箭分离，助跑接力棒交到由2台9吨级膨胀循环发动机组成的二级动力手中，它们经过二次启动，将“天问一号”火星探测器送入地火转移轨道。在这个过程中，18台辅助动力姿控发动机也将发挥各自的作用，保障火箭按照指定轨迹飞行。当火箭完成使命，火星探测器进入地火转移轨道，发射阶段的任务就完成了。随后，“天问一号”将经历地火转移、近火制动、环火飞行及火星着陆等一系列旅程。这期间，着陆巡视器和环绕器上配置的推进分系统，将分别为探测器提供既定任务所需的全部动力。
航天九院771所
给火箭和探测器造“大脑”
在这次“天问一号”火星探测任务中，航天科技集团九院771所的作用，好比给火箭和探测器制造了“大脑”和“神经中枢”。据该所专家介绍，771所宇航计算机设计事业部研制了用于火星车的系统管理单元CPU模块，和用于着陆器的数据接口单元CPU模块。
CPU模块作为着陆器和巡视器的核心部件，承担着总线控制、热控管理、自主管理、遥控数据处理与分发、遥测数据采集发送，以及其他各模块的控制等系统总管理的艰巨任务。为适应火星特殊任务需求，CPU模块结合SiP技术（可将多颗裸晶整合在单一封装中的系统级封装技术），实现了小型化、高可靠的系统设计，保证了系统在深空环境下的空间环境适应能力。
而该所运载计算机设计事业部为长征五号运载火箭配套了箭载计算机。箭载计算机是长征五号运载火箭控制和精确入轨的关键保证。该箭载计算机采用控制周期同步技术，有条不紊地完成了箭体参数录取、飞行轨道计算、飞行轨迹卫星导航信息误差修正，以及控制指令输出等多项复杂控制任务。
在长五箭载计算机内部还设计了特有的“听诊器”，能够自动“监听”飞行控制软件运行过程中的各类重要参数，并在不需要软件参与的情况下，将参数自动组帧，下传至地面测发控系统存储。该技术可以使控制系统在不修改飞行程序和控制流程的情况下，获得更多的运行过程原始数据，及时、有效地发现系统中存在的隐患问题，为系统的故障定位提供判定依据。
航天五院西安分院
为火星车着陆巡视制造“天眼”
“天问一号”火星探测器在经过数月飞行后，未来将完成地火转移、近火制动、环火飞行等过程，之后在火星表面着陆并开展相关巡视任务。航天科技集团五院西安分院为火星探测器研制了测控数传系统、微波测距测速敏感器，它们是进行火星环绕、着陆和巡视的“天眼”。
火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成，两者分离后，环绕器继续围绕火星轨道飞行，而着陆巡视器将承担在火星表面着陆的任务。着陆巡视器由进入舱和火星车构成，微波测距测速敏感器就安装在火星着陆巡视器进入舱上，是进入舱最重要的敏感器之一。它在火星着陆过程中，将为分系统提供探测器相对火星表面的距离与速度信息，以确保着陆的精度和安全。
西安分院研制的测控数传系统提供火星车对地通信，进入舱、火星车和环绕器之间的器间通信。西安分院为火星探测器研制的测控数传系统包括了X频段深空应答机和UHF频段收发信机等关键设备。西安分院火星探测器研制负责人张爱军介绍，与探月任务相比，火星着陆巡视器测控数传系统需实现远距离的对地直接通信，距离更远，空间损耗巨大，因此需要高灵敏度的X频段深空应答机。
航天四院
给火星车行走提供“驱动”
航天科技集团四院为此次担任发射任务的长征五号遥四火箭提供了正推火箭、消氢点火装置、碳碳密封材料；为“天问一号”火星探测器提供了火星车电机，以及高空开伞探空火箭试验运载系统。
正推火箭是火箭飞行过程中为实现芯一级、芯二级可靠分离而研制的分离发动机。当火箭芯一级工作结束，正推火箭接到分离指令开始点火工作，此时发动机产生推力实现芯二级液体推进剂沉底，确保火箭按照预定程序完成任务。由四院41所研制的正推火箭，兼具固体发动机和火工品的双重特性，工作时间长，可靠性要求高，环境条件极其苛刻，是目前运载火箭箭体使用的最大火工品。
为消除火箭发射前的大量低温氢气，彻底排除发射前的安全隐患，四院42所专门研制了消氢点火装置。该装置安装在发射平台上，能在火箭氢氧发动机工作前的2-3秒内，点燃火箭发射的“第一把火”，利用喷射的高温、高速燃气金属粒子流，将发射前排出的大量氢气在其未达到可爆炸最低浓度前先行消除，保证运载火箭发射的安全性。该装置采用高安全性药剂材料，应用了先进的控制技术，确保能够“准确、准时”点火，待消除氢气后又能及时“熄火”。
长征五号运载火箭采用的120吨液氧/煤油发动机，是我国研制的新一代大型运载火箭重要动力，由四院43所研制的C/C密封材料应用于液氧煤油发动机涡轮泵关键部位，能在高低温、高压、高速旋转条件下工作，已成功应用于多个型号10余次发射任务，在多型液体火箭发动机中发挥了重要作用。
火星探测最大的难点在于再入、下降与着陆过程中，要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到0，因此被称为“恐怖7分钟”。探测器的法宝就是降落伞。但火星大气与地球大气存在较大差异，使得作为减速装置的降落伞在开伞、充气、稳降减速过程中具有低密度、低动压、高马赫数的工作特点，只能通过在地球上40km-60km的高空进行模拟开伞试验来验证。
从2016年开始，航天科技四院先后为火星探测项目研制了“天鹰六号”探空火箭等试验运载系统，将火星降落伞及进入器模拟物运送至需要的高度，模拟火星探测器再入、下降段过程，验证降落伞的工作性能，为火星探测器降落伞高空开伞创造最真实的试验条件。该型运载系统首次使用多项新技术，将运载器姿态控制在指定范围，实现可靠分离动作，以利于超音速低密度条件下高空开伞，为这次火星探测任务的顺利推进奠定了坚实的基础。
本次火星探测将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，其中最让人期待的重头戏就是火星表面巡视。届时，我国首辆火星车将在踏上火星后走出历史性的一步。火星车拥有一双“行走的双腿”，为其提供“驱动”的是由四院401所配套研制的火星车电机。电机共分三型，分别应用于转向、行走以及底盘调整，可以让火星车自主、灵活地“行走”。
“天问一号”7个多月的漫长奔火旅途中，电机系统需在待机状态下抵御太空超低温环境。401所项目研制团队攻克材料低温冷焊特性，通过了-140℃的地面试验验证，让电机拥有了“超级耐寒”能力。 本版稿件除署名外由华商报记者 马虎振 采写
你好！
昨天，我们踩着点出门了。这是我们第一次出这么远的门，路程将近4亿公里，因为太远，路上信号可能也不是太好，没办法打求助热线，但26个月才有一次的擦肩而过，还是让我们鼓起了勇气。
为了不负此约，我们做了很多准备，之前“嫦娥”仙子已经替我们探过路、踩过点，“胖五”摆渡车几经调试也可以出发了。我们还特意学会了一步实现“绕、着、巡”这项独步天下的绝技。
出门前，我们查了下导航，得经过发射、地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆、科学探测这6个路段，其中地火转移那段得6个多月，想想那漫长的旅程，只能痛饮孤独这杯酒了（这个只是比喻，我们的自主在轨管理系统不会允许我们酒驾的）。
比起孤独，我们更担心火星捕获这段路，据说是高风险路段，刹车制动不到位，很容易出事，到时也没有上级可以远程指导，只能靠我们自己了。不过，我们相信自己能行的。当然如果你能配合接一下我们，那就太好了！
停泊后，我们将分头行动，环绕器会继续在外面观光，着陆巡视组合体将到访你家，之后火星车会独自开展90天（火星日）的探测。
届时望贵星能予以接待，多有叨扰，不胜感激。
正在奔向你的“天问一号”团组
2020年7月24日
7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”向着浩瀚苍穹出征了！尽管7个月、最远4亿公里的长途布满荆棘，但任何险阻都无法阻挡我们对未知的渴求。天问探火，是中国行星探测工程万里长征的第一步。人类文明屡因断惑而进步，天问探火将因穷理而不凡。
『天问一号』火星探测器成功发射
7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。
探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。
首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰表示，此次火星探测任务的工程目标是实现火星环绕探测和巡视探测，获取火星探测科学数据，实现我国在深空探测领域的技术跨越；同时建立独立自主的深空探测工程体系，推动我国深空探测活动可持续发展。
“此次火星探测任务的科学目标，主要是实现对火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等的研究。”刘彤杰说。
我国火星探测作为开放性科学探索平台，包括港澳地区高校在内的全国多地研究机构积极参与研制过程，并与欧空局、法国、奥地利、阿根廷等组织和国家开展了多项合作。
此次火星探测任务于2016年1月经党中央、国务院批准立项，由国家航天局组织实施，具体由工程总体和探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用等五大系统组成。
国家航天局探月与航天工程中心为工程总体单位，中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制运载火箭系统，中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院抓总研制探测器系统。中国卫星发射测控系统部负责组织实施发射、测控。中国科学院国家天文台抓总研制地面应用系统，负责科学数据接收、处理、存储管理等工作。 据新华社
>>8大疑问
火星照片如何传回地面？
“天问一号”火星探测器成功发射后，地面上的我们最希望看到的可能就是探测器拍摄的火星照片了。那么这些照片怎样才能传回地面呢？近日，华商报记者采访了西安电子科技大学信息与通信工程学科博士生导师李云松教授，他所负责的图像传输与处理团队参与了本次火星探测中多个科学载荷的图像和数据压缩任务。
为什么要对图像压缩？
李云松教授介绍：“图片等数据的传输，首先要把通道建立起来。火星车上和环绕器上都是有天线的，数据的传输过程，就是从火星车传输到环绕器，再从环绕器传回到地面。有天线、有发射，物理链路就建立起来了。这就相当于修了一条从火星到地球之间的路，数据就相当于这条路上跑的车。但问题在于想运的东西很多，道路又很窄。火星距离地球，最远距离4亿多公里，最近距离也有约5500万公里。能量的损耗跟传输距离的平方是成反比的，这么远的距离意味着信噪比就很低了，导致有效传输速率很低。为解决这个问题，要么把路修宽一点，要么把货物进行压缩处理。我们做图像压缩，就是要把这个‘货物’压得紧一点。这样才可以实现在有限宽度的道路上，传输的东西更多一点。”
“这次是我们处理数据类型最多的一次，有彩色的，有高光谱的，还有雷达的，每种类型对压缩的要求都不一样。火星探测一共是13个科学载荷。所谓科学载荷，就是有一定科学目的的探测设备。其中有5个载荷是需要进行数据压缩的，我们参与了全部压缩任务。”李云松教授说道。
图像压缩难点在哪？
李云松教授介绍，受能源、体积重量以及可靠性等硬性条件限制，能够用于压缩处理的硬件资源很少。
“所以我们面临的最大挑战，就是资源非常受限。大部分核心算法其实在探月以及其他的对地观测任务中都是验证过的。主要的难度在于怎样按照火星科学应用对于数据质量的更高要求，进一步对算法进行优化，一方面提升压缩质量，另一方面要在更小的资源里实现出来。这就好比房子就这么大，但又想放进很多东西，这时候就需要把所有的空间都利用充分。所以在把东西放进去前，需要把任务分解得很细。”
“虽然数据压缩得越小，就越方便信息传送，但压得太小可能就会有损耗，不能完全恢复原来的数据。好比要快递一条被子，把它压紧了，所占的空间就会小一点。回来一打开它又恢复到原来的状态，这就是所谓的‘无损’。但若是快递一盆花，枝叶很多，有的地方可能就要裁剪以后再运输，那它就跟原来就不一样了。这就要考虑，怎样做才能尽可能地没有损害。”
会有全景照片吗？
李云松教授介绍，之前的嫦娥3号上就有全景相机，嫦娥4号上也有，数据是传回来以后在地面拼接处理的。但火星车以后可能会有一些直接拼接的工作。直接拼接的目的，实际上是为构建一个完整的地图。因为火星车在火星上会面临很多未知，不知道下一步会不会掉到坑里，也不知道路线应该怎么走，因为上面也没有标准的路。这时就需要首先要分析清楚。只有把地图建起来，才能够决定从这个点到那个点应该怎么走，怎样选一条比较可靠的路线。当然传到地面的话，我们希望探测到的东西最后是一张大图。
图像有坏点吗？
李云松教授说，坏点主要是由于传输过程中出现误码或数据丢失，误码就是1变成0，0变成1，这时候有的地方恢复以后可能就会出现坏点。为避免这种错误，一般会加一些纠错的方式。也就是说虽然错了，但在一定范围内可以纠正过来。但如果超出限度了，也还是会出错的。因为影响因素比较多，包括信道也并不是会一直稳定，有时还会断掉。断掉的这段时间，数据就全都没有了。
像素能达到啥程度？
常常看到有人在网上发个图，说是火星上发现了什么动物、建筑的形象，但其实都是猜测的。那么火星车拍摄的图片像素能达到什么程度？李云松教授介绍，这次火星环绕器上搭载了一个高分辨率的拍摄设备，具体分辨率还需等官方正式公布。
“对我们的工作来说，分辨率是会有影响的。我们在图像压缩上设置了很多参数，最好的是完全不去做任何压缩，也不会有任何损失。这只是针对那些局部的特别关注的目标，才可能会选择这种模式。但更多的还是巡视方式，所以还是要做大压缩比，这样才能保证比较快速地传回来。由于各种数据的特性以及最后对质量的要求不一样，我们这次在技术上的突破，主要就是针对不同类型的数据，根据其不同的特性和质量要求，开发设计了对应的高性能的压缩方式，确保性能好、复杂度低、可靠性高。”
火星车能自主探测吗？
李云松教授介绍，为克服超远距离带来的信息传递延时问题，他们也在参与做一些智能化处理。“就是让火星车可以自主探测，不需要人来指挥，让它能有一定的自主性。比如说火星车落到火星表面上以后，它会自动地去规划行走路线，会自动去找到它感兴趣的目标。而为了让火星车对有意义、有价值的东西‘感兴趣’，会提前做一些训练，包括对各种地质、矿石、矿物，或者一些提前已设想到的目标。但不可能全都覆盖，所以也会有所谓的异常检测方式。这种方式不是预先设定要看什么，而是说要来分析面前的东西有没有可能会含有新信息或存在风险。”
火星车有找水任务吗？
这次在环绕器上装了个探地雷达，可以穿透火星表层，探测十几米或者几十米深度范围内有没有水。李云松教授表示，美国的也好，欧洲的也好，相比来讲，这次探测方式是比较全面的。有拍火星表面图像的，有拍地下水体的，也有拍地质和物质成分的，也有做微观探测的，还有一些可能要探测火星上面的空气，另外还有对声音、磁力等各方面的探测。对咱们国家来说，可以叫一步到位的探测计划。但与此相应，风险也很大。“只要能够发射成功，火星车成功着陆，那么后续工作的可靠性方面，就跟前面的探月阶段很接近了，我们还是比较有把握。期待7个月以后，我们能够看到来自火星的图像。”
火星车主要干什么？
李云松教授表示，虽然着陆点是预先选好的，但这个区域的环境是未知的，火星车要开展相对比较自由的、有些可能是完全自主的活动和探测，会存在很多风险。“以前玉兔号在月球上的探测速度很慢，因为要保安全，又是通过遥控的方式。这次希望在后续通过智能化处理技术，让我们的火星车能够行走得更快更稳。”
陕西助力『天问一号』奔向火星
航天六院
78台发动机为“探火”保驾护航
总部位于西安航天基地的航天科技集团六院，为长征五号遥四火箭和“天问一号”探测器研制交付了78台各型发动机。可以说，始于地面发射，终于精准着陆，液体动力的贡献将贯穿全程。
这次为什么选长征五号系列运载火箭？据航天六院专家介绍，火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成，重量达5吨左右。探火任务需要将这5吨重的探测器直接送入地火转移轨道。而让5吨重探测器达到第二宇宙速度，我国目前只有长征五号能做到。
在长征五号遥四运载火箭上，配置了30台四型发动机，分别是8台120吨级液氧煤油发动机、2台50吨级氢氧发动机、2台9吨级膨胀循环发动机及18台作为辅助动力的姿控发动机。在“天问一号”火星探测器上，着陆巡视器和环绕器的推进分系统共计有48台大大小小的发动机。这78台大大小小的各型发动机就像宇宙马拉松接力赛的队员，一棒接着一棒，助力火箭升空、探测器进入地火转移轨道，进而实现精准着陆。如果一切顺利，大概明年2月份就可以得知“天问一号”的好消息了。
六院液氧煤油发动机领域（系列）总师刘站国介绍，火箭发射阶段也是最重要、最艰难、最费劲的阶段。整个过程历时2000多秒，期间环环相扣，节奏特别紧张。火箭点火后，4个助推器中的8台120吨级液氧煤油发动机和芯一级火箭中的2台50吨级氢氧发动机同时启动，托举火箭从地面起飞。工作到一定时间，助推器熄火分离，火箭芯一级动力独自承担起助跑任务。当芯一级动力完成使命关机后，与火箭分离，助跑接力棒交到由2台9吨级膨胀循环发动机组成的二级动力手中，它们经过二次启动，将“天问一号”火星探测器送入地火转移轨道。在这个过程中，18台辅助动力姿控发动机也将发挥各自的作用，保障火箭按照指定轨迹飞行。当火箭完成使命，火星探测器进入地火转移轨道，发射阶段的任务就完成了。随后，“天问一号”将经历地火转移、近火制动、环火飞行及火星着陆等一系列旅程。这期间，着陆巡视器和环绕器上配置的推进分系统，将分别为探测器提供既定任务所需的全部动力。
航天九院771所
给火箭和探测器造“大脑”
在这次“天问一号”火星探测任务中，航天科技集团九院771所的作用，好比给火箭和探测器制造了“大脑”和“神经中枢”。据该所专家介绍，771所宇航计算机设计事业部研制了用于火星车的系统管理单元CPU模块，和用于着陆器的数据接口单元CPU模块。
CPU模块作为着陆器和巡视器的核心部件，承担着总线控制、热控管理、自主管理、遥控数据处理与分发、遥测数据采集发送，以及其他各模块的控制等系统总管理的艰巨任务。为适应火星特殊任务需求，CPU模块结合SiP技术（可将多颗裸晶整合在单一封装中的系统级封装技术），实现了小型化、高可靠的系统设计，保证了系统在深空环境下的空间环境适应能力。
而该所运载计算机设计事业部为长征五号运载火箭配套了箭载计算机。箭载计算机是长征五号运载火箭控制和精确入轨的关键保证。该箭载计算机采用控制周期同步技术，有条不紊地完成了箭体参数录取、飞行轨道计算、飞行轨迹卫星导航信息误差修正，以及控制指令输出等多项复杂控制任务。
在长五箭载计算机内部还设计了特有的“听诊器”，能够自动“监听”飞行控制软件运行过程中的各类重要参数，并在不需要软件参与的情况下，将参数自动组帧，下传至地面测发控系统存储。该技术可以使控制系统在不修改飞行程序和控制流程的情况下，获得更多的运行过程原始数据，及时、有效地发现系统中存在的隐患问题，为系统的故障定位提供判定依据。
航天五院西安分院
为火星车着陆巡视制造“天眼”
“天问一号”火星探测器在经过数月飞行后，未来将完成地火转移、近火制动、环火飞行等过程，之后在火星表面着陆并开展相关巡视任务。航天科技集团五院西安分院为火星探测器研制了测控数传系统、微波测距测速敏感器，它们是进行火星环绕、着陆和巡视的“天眼”。
火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成，两者分离后，环绕器继续围绕火星轨道飞行，而着陆巡视器将承担在火星表面着陆的任务。着陆巡视器由进入舱和火星车构成，微波测距测速敏感器就安装在火星着陆巡视器进入舱上，是进入舱最重要的敏感器之一。它在火星着陆过程中，将为分系统提供探测器相对火星表面的距离与速度信息，以确保着陆的精度和安全。
西安分院研制的测控数传系统提供火星车对地通信，进入舱、火星车和环绕器之间的器间通信。西安分院为火星探测器研制的测控数传系统包括了X频段深空应答机和UHF频段收发信机等关键设备。西安分院火星探测器研制负责人张爱军介绍，与探月任务相比，火星着陆巡视器测控数传系统需实现远距离的对地直接通信，距离更远，空间损耗巨大，因此需要高灵敏度的X频段深空应答机。
航天四院
给火星车行走提供“驱动”
航天科技集团四院为此次担任发射任务的长征五号遥四火箭提供了正推火箭、消氢点火装置、碳碳密封材料；为“天问一号”火星探测器提供了火星车电机，以及高空开伞探空火箭试验运载系统。
正推火箭是火箭飞行过程中为实现芯一级、芯二级可靠分离而研制的分离发动机。当火箭芯一级工作结束，正推火箭接到分离指令开始点火工作，此时发动机产生推力实现芯二级液体推进剂沉底，确保火箭按照预定程序完成任务。由四院41所研制的正推火箭，兼具固体发动机和火工品的双重特性，工作时间长，可靠性要求高，环境条件极其苛刻，是目前运载火箭箭体使用的最大火工品。
为消除火箭发射前的大量低温氢气，彻底排除发射前的安全隐患，四院42所专门研制了消氢点火装置。该装置安装在发射平台上，能在火箭氢氧发动机工作前的2-3秒内，点燃火箭发射的“第一把火”，利用喷射的高温、高速燃气金属粒子流，将发射前排出的大量氢气在其未达到可爆炸最低浓度前先行消除，保证运载火箭发射的安全性。该装置采用高安全性药剂材料，应用了先进的控制技术，确保能够“准确、准时”点火，待消除氢气后又能及时“熄火”。
长征五号运载火箭采用的120吨液氧/煤油发动机，是我国研制的新一代大型运载火箭重要动力，由四院43所研制的C/C密封材料应用于液氧煤油发动机涡轮泵关键部位，能在高低温、高压、高速旋转条件下工作，已成功应用于多个型号10余次发射任务，在多型液体火箭发动机中发挥了重要作用。
火星探测最大的难点在于再入、下降与着陆过程中，要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到0，因此被称为“恐怖7分钟”。探测器的法宝就是降落伞。但火星大气与地球大气存在较大差异，使得作为减速装置的降落伞在开伞、充气、稳降减速过程中具有低密度、低动压、高马赫数的工作特点，只能通过在地球上40km-60km的高空进行模拟开伞试验来验证。
从2016年开始，航天科技四院先后为火星探测项目研制了“天鹰六号”探空火箭等试验运载系统，将火星降落伞及进入器模拟物运送至需要的高度，模拟火星探测器再入、下降段过程，验证降落伞的工作性能，为火星探测器降落伞高空开伞创造最真实的试验条件。该型运载系统首次使用多项新技术，将运载器姿态控制在指定范围，实现可靠分离动作，以利于超音速低密度条件下高空开伞，为这次火星探测任务的顺利推进奠定了坚实的基础。
本次火星探测将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，其中最让人期待的重头戏就是火星表面巡视。届时，我国首辆火星车将在踏上火星后走出历史性的一步。火星车拥有一双“行走的双腿”，为其提供“驱动”的是由四院401所配套研制的火星车电机。电机共分三型，分别应用于转向、行走以及底盘调整，可以让火星车自主、灵活地“行走”。
“天问一号”7个多月的漫长奔火旅途中，电机系统需在待机状态下抵御太空超低温环境。401所项目研制团队攻克材料低温冷焊特性，通过了-140℃的地面试验验证，让电机拥有了“超级耐寒”能力。 本版稿件除署名外由华商报记者 马虎振 采写