因为火星相对地球距离较为遥远,最远时超过4亿公里,最近时也有5500万公里,考虑到风险、成本等因素,探测器到火星的最佳路线为1925年提出的“霍曼转移轨道”,采用这种轨道的航天器,从低轨道转移到高轨道过程中,途中只需两次发动机点火推进,相对而言更加节省燃料,被认为是效率最高的探火路径。然而该轨道每26个月才能出现一次,所以每隔26个月左右才能遇到一次探测火星的“窗口期”。之前,中国空间技术研究院技术顾问、中国科学院院士叶培建在接受媒体采访时曾表示,我们已经丢失了2013年的窗口,也失去了2015年的窗口,也不可能在2018年探测火星,绝对不能够再失去2020年的窗口。由于火星探测器发射窗口的特殊性,决定了任何一项工作的拖延都可能对整个发射任务造成不可估量的影响,因此,此次中国火星探测任务对探测器系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统、地面应用系统各分系统都带来了极大的考验。
据了解,中国火星探测任务飞行过程包括发射、地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等六个阶段。其中离轨着陆被认为是技术难度最大,同时也是失败概率最高的一个阶段,在这个阶段探测器要经历入轨、下降与着陆过程。据中国航天科技集团有限公司科技委主任包为民院士介绍,火星探测器在飞向火星的途中一直处于高速飞行状态,所以在着陆之前,需要先将速度降下来。着陆巡视器从必须从每秒4.8公里的速度,到着陆的地方减到每秒0米,这个过程大约耗时7~8分钟,虽然时间短,却是整个任务的关键点,因为它的成功与否,直接决定着任务的成败。
人类探火成功率约42%,为何我们非去不可
据公开数据统计,迄今为止,人类探火的完全成功率约为42%,这项成功率比难度极大的人类探月约53%的成功率还要低。纵观人类航天史,目前也仅有美国和前苏联两个国家成功实现登陆火星,其中美国的海盗1号和海盗2号火星探测器还是迄今为止唯一成功实现通过一次发射完成环绕探测和着陆探测的探测器。