“天问一号”的新年来信：身处火星，心怀故乡！

出品：科普中国

制作：冰结向日葵
监制：中国科学院计算机网络信息中心

2021年春运已然开始。在这个特殊的时期，不少人响应号召就地过年，也有不少人正奔赴在返乡的路上。但无论身处何地，故乡，都是每位在外打拼的游子心之所在；团圆，也依然是这个节日最醇厚、最绵长、最悠久的色彩。借助越来越便捷的通讯技术，纵使人与人相隔天涯，心与心仍宛如咫尺。

团圆是春节最浓厚的色彩（图片来源：Veer图库）

不过，此时有一位旅行者，依然在向着比天涯更远的方向前进。

她孑然一身，已经跋涉了约4.75亿公里，相当于环绕地球一万多圈；距离自己的蓝色故乡也有近1.92亿公里，大致相当于地球与太阳的距离；当然，最重要的是，她将作为一个历史悠久又充满活力的国度的使者，带着这片土地上人们的希冀与期盼，拜访这个他们遥望过数千年的神秘之地。

她就是“天问一号”。

“天问一号”的身影（图片来源：科普融创作品 Kerwis团队《别眨眼！5分钟3D带你看“天问一号”从发射到着陆全过程》）

从2020年7月23日启程至今，经过202天，她终于抵达了火星。

在这里，来自故乡的问候即便以光速飞驰，也要在约10.7分钟之后才能被她收到。这也意味着，她对故乡的呼唤，也只能在约10.7分钟之后才能被接收。从她发出呼唤到收听到回音，需要约20分钟。

这是长达20分钟的孤独与寂寞，她身上的高灵敏度深空应答机只能收到宇宙背景噪音的沙沙声。

不过，对于“天问一号”而言，在这段旅程中，她只需要将自己的状态传输给故乡就行了，收听不到故乡的来信已经不是什么新鲜事，或者说，收听到了来信，才是值得紧张的时刻。

这样的时刻已经有5次了，每一次都是一串指令。

她耐心地聆听完这些数字，就按照指令的要求，用星敏感器与太阳敏感器比对自身与星星、太阳的角度，调整自身的姿态到预定的角度，随后启动了自己身上的发动机。这些发动机有时候工作得久一点，有时候工作得短一点，然后按照指令的要求定时关机即可。

要说哪一次的指令让她印象深刻，她可能会认为是第三次。

因为那一次的指令居然让她3000N推力的主发动机工作480余秒！这个被故乡的人们称为“深空机动”的操作是她能够顺利抵达火星的关键——出于行星保护的考量，所有的火星探测器在发射时都不能直接抵达火星，否则未经消毒的火箭上面级就会有落入火星的风险。

不过深空机动的步骤很完美，几乎没有任何的差错，即便在太空环境下，发动机的工作也十分顺利。一方面，这是由于故乡的人们为她提供了最好的发动机；另一方面，这是由于第一次中途修正时，主发动机已经标定了，故乡的人们根据标定结果，微调了主发动机的工作时长。

在这漫长的旅途中，她拍摄了一些照片。

有故乡和故乡伴星的照片——据说故乡的人也派了一位使者前往那颗伴星，还会带些伴手礼回来。

2020年7月27日，天问一号探测器在距离地球约120万公里处拍摄的地月合影照片（图片来源：国家航天局）

有几张自拍照——在祖国的节日里，她送上了祝福，也报告了自身的平安。

2020年10月1日，“天问一号”太空自拍为祖国送上祝福，红色部分为五星红旗（图片来源：国家航天局）

接下来，就是目的地的照片了，作为摄影师的她，要好好地考察这片土地。

天问一号拍摄的火星照片（图片来源见水印）

这时，接收机里传来了新的指令。

她需要调整好自身的姿态，然后定时启动主发动机，工作15分钟。

毫无疑问，这是最激动人心的时刻——这意味着她要被火星捕获了。

这是唯一的机会：如果发动机工作的时候稍有懈怠，她就将短暂地飞掠火星，进入无垠的宇宙，进入永恒的孤独；如果她此前报送的自身坐标稍有差池，发动机工作完毕之后，她就会进入一个与预期完全不同的轨道，严重干扰后续的进度；如果她的主发动机已无法工作，她还要动用其她的备选方案……

面对深邃的宇宙，故乡的人们也不免担忧：遥远的距离让通信延迟变得极为漫长，让地面无线电的测轨精度变得极不可靠；而且在点火的时刻，她与故乡的通信将被火星遮挡。

一切只能靠她自己。

她的主发动机在故乡接受了漫长而繁复的测试，她那名为“嫦娥”的伙伴已经证明了这个主发动机的可靠性；她的光学、红外导航敏感器将凝视着星空与火星，牢牢掌控着自己的坐标、航向、姿态与速度；她的自主管理平台让她面对各种各样的突发情况，都具备应急处理的能力，即便是一个月之后的凌日期，故乡的信号变得模糊不清，她也依然能够控制自己……

她是故乡的骄傲。

主发动机工作完毕，一切正常，她进入了一个大椭圆轨道。

“绕起来了！”

图片来源见水印

飞行控制大厅内的掌声经久不息，“天问一号”成功被火星捕获的消息瞬间传遍了整个国家，为节日更添一份光彩。

而她的故事还远远没有结束。

几天之后，她还需要在远火星点附近启动主发动机，调整轨道倾角——从故乡到目的地的轨道倾角还不够大，她需要调整至近似极地轨道。远火星点的线速度很低，她只需要消耗很少的燃料，就能轻松实现大倾角的改变。

再往后，她还将在近火星点附近多次机动，逐渐降低远火星点，在接下来的几个月内对火星进行全球测绘，特别对于预定的落点，她将为携带的火星车提供更高精度的图像……

与“天问一号”一样，同样有一群游子在外，没有在这个时刻返乡。他们为了让这位使者踏足火星，仍然在坚守着岗位。在蔚蓝的星球上，在东方的国度中，还有很多人们，选择留在远离故乡的土地上。但他们与故乡的联系却从未隔绝，一如“天问一号”一样，即便身处浩茫星海，始终心怀温暖故乡。

参考文献：

[1] 张玉花, 王献忠, 褚英志等. 我国首次自主火星探测任务中环绕器的研制与实践[J]. 上海航天, 2020, 37(5): 1-9.