2月10日19时52分，在历经近7个月的太空飞行后，我国首个火星探测器天问一号飞抵火星，并成功实施捕获制动。

天问一号进入环火轨道效果图。图片来源：航天科技集团八院

自2020年7月23日成功发射以来，天问一号探测器已累计飞行202天，完成1次深空机动和4次中途修正，抵达火星时飞行里程约4.75亿千米，距离地球约1.92亿千米，器地通信单向时延约10.7分钟，各系统状态良好。

那么，天问一号“太空刹车”有多难？

按照轨道动力学规律，当航天器接近一个天体时，如果不采取任何措施，它将与这个天体擦肩而过，整个过程形成一个双曲线轨道。

而火星制动捕获是指探测器在抵近火星时，通过主发动机长时间点火，使得在行星际空间高速飞行的探测器大速度增量减速，从而能够被火星引力场捕获，进入绕火轨道，这就好比要踩一脚“太空刹车”。

中国航天科工集团二院研究员杨宇光介绍，近火制动是火星探测过程中的重要节点之一，有一定风险。其风险主要包括几方面，比如制动捕获只有一次机会，机不可失；制动的时机、时长、力度等都必须十分精准。

所以，这一脚“太空刹车”极为关键，直接关系到火星探测任务成功与否。如果这一脚“太空刹车”踩早了，速度降得过低，探测器就会坠入火星大气层，在大气层解体或撞击火星表面；如果踩晚了，探测器器则不能被火星引力捕获，从而飞离火星，围绕着太阳公转。

天问一号火星探测器拍摄的首幅火星图像。

与“嫦娥”近月制动有所不同

此前我国已成功实施的历次探月任务中，嫦娥系列探测器均圆满完成了近月制动，积累了丰富经验。不过天问一号面临的近火制动，与“嫦娥姐妹”有所不同。

最显著的区别源自距离。

地球与月球之间的平均距离约为38.44万千米，对于测控通信来说，延时不过约1秒钟。而天问一号实施近火制动时，地球与火星的距离超过1.8亿千米，单向通信延时达到10分钟以上。

此外，天问一号重达5吨多，不仅超过“嫦娥”系列探测器，甚至在世界各国行星探测器中也居首位。而它配备的，则是一台3000牛的发动机，会不会有点“小马拉大车”？要知道，3.78吨重的嫦娥四号，主发动机推力可是达到了7500牛。

“踩刹车”失败的那些火星探测器

从1960年至今，人类实施了50余次火星探测任务，但接近三分之二任务以失败告终，其中一个关键的原因是探测器未成功完成火星制动程序。

苏联1973年7月21日发射的火星4号探测器，于1974年2月在距离火星表面2200千米处飞越，由于制动发动机失效而没有切入火星轨道。

1992年9月25日，美国火星观察者探测器升空。它在太空飞行了约11个月，在1993年8月21日，也就是计划进入火星轨道前3天发生了故障，与地面失去了联系。据判断，探测器失联的原因可能是推进系统的燃料运输管道破裂。

日本于1998年7月3日发射的希望号火星轨道器，自发射升空以后故障不断。按计划，希望号应于2003年12月14日到达离火星表面894千米位置，然后进入环火轨道，但由于其电路系统受太阳风暴影响出现故障，变轨发动机无法启动而导致任务失败。

最冤的一次失败来自美国的火星气候轨道器。1999年9月23日，该探测器本应在80—90千米高度进入火星大气层，但在轨道切入操作中，地面人员犯下了致命的低级错误。在探测器飞行系统软件中，使用的是英制单位“磅”计算推进器动力，而地面人员输入方向校正量和推进器参数时，用的却是公制单位“牛顿”。两种单位的混淆造成了导航误差，使探测器直到距离火星仅57千米时才减速切入，最终导致探测器解体。