在經過長達3個月的火星停泊軌道運行探測后，我國首次火星探測任務“天問一號”探測器5月15日穩穩降落在火星烏托邦平原南部的預選著陸區，邁出了我國星際探測征程的重要一步。

著陸巡視器與環繞器兩器分離效果圖  本文圖片均來自中國航天科技集團

時間撥回到2021年2月15日17時，天問一號探測器運行至遠火點，實施遠火點軌道機動，3000N發動機點火工作，將環火軌道從傾角10度的大橢圓軌道調整為火星極軌大橢圓軌道（軌道傾角約86度），并將近火點高度調整至約280公里；2021年2月20日20時，探測器實施第二次近火制動，進入周期約為3.5天的停泊調相軌道；2021年2月24日6時，探測器實施第三次近火制動，進入近火點高度280公里，遠火點高度57000公里，周期為49.2小時（約2個火星日）的停泊軌道。

在落火前，天問一號為何要在火星停泊軌道上進行長達3個月的“準備工作”？抓總研制火星環繞器的中國航天科技集團八院表示，與已經成功進行了多次火星探測任務的美國相比，我國在“天問一號”探測任務之前，尚不掌握第一手火星環境資料，對火星的地形地貌、天氣環境等各方面情況尚不熟悉。因此在本次任務中，根據全球已公開的數據，在任務規劃中首先預選出一個首選著陸區以及一個備選著陸區，并通過環繞器環繞火星的方式，對預選著陸地點進行探測。

著陸巡視器下降接近火星表面

在被火星引力捕獲后，環繞器在停泊軌道開展對預選著陸區為期3個月的觀測，利用中分相機、高分相機等載荷設備，對火星南北極和預定著陸區進行詳查，通過獲取的第一手探測數據，對預選著陸區的環境條件進行進一步確認，同時獲取著陸區的地形、沙塵暴天氣等信息，為探測器實施軟著陸提供進一步保障，確保探測器在著陸過程中的安全。

在火星表面穩穩落地

為了保證探測效果，八院火星環繞器研制團隊設計的環火停泊軌道為回歸軌道，即每圈軌道的近火點均位于首選著陸區的正上方，這種軌道設計可以使探測器每次運行到近火點時，均可以對著陸區進行詳查。

八院509所環繞器總體設計師介紹，環繞器對預選著陸區的探測包括地貌、天氣兩個主要方面。通過高分辨率相機、中分辨率相機、光譜儀等載荷的探測數據，火星環繞器生成火表遙感圖像，隨后以遙感圖像為基礎，對火星表面的地形地貌（如坡度、凹坑、石塊等）進行辨識分析，并繪制得到火星表面高程圖。

“祝融號”火星車

地面科研人員利用這些坡度、高程、石塊豐度等火表關鍵特性參數，可以開展三維高精度建模，并進行著陸仿真驗證，確保預選著陸點的地貌條件充分適合探測器的軟著陸及后續火星車的巡視探測任務。

環繞器在停泊軌道執行預選著陸區探測任務中，也會對火星的天氣情況進行監測。由于火星表面天氣惡劣，每年都會形成幾場大的沙塵暴。沙塵暴可能會改變著陸巡視器下降過程的動力學參數，影響著陸過程的安全性，同時，沙塵粒子可能會附著在探測器的表面，甚至鉆入探測器內部，造成各類儀器設備故障。 

環繞器為火星車提供中繼通信效果圖

同時，由于“天問一號”攜帶的火星車采用太陽能帆板的形式供電，大量沙塵會覆蓋在太陽能電池片的表面，降低發電效率甚至導致發電能力喪失。對于火星車來說，失去能源供應無疑是致命的。因此，通過停泊軌道3個月的預選著陸區探測，八院火星環繞器研制團隊可以對火星的天氣情況尤其是沙塵暴的動向進行監測，從而避開惡劣的火星天氣，選擇一個“風和日麗”的日子實施兩器分離任務。

據八院透露，著陸巡視器安全著陸火星后，后續將進行桅桿、太陽翼、天線、車輪等機構的釋放展開，“祝融號”火星車駛離著陸平臺，行駛到火星表面開展巡視探測。環繞器在完成著陸過程的中繼通信任務后，再在周期為兩個火星日的停泊軌道上運行一圈，之后在近火點實施變軌機動，將軌道變為周期為三分之一個火星日的中繼軌道，這樣一個火星日內，環繞器可為火星車提供一次近火點中繼通信和一次遠火點中繼通信，為后續的巡視探測任務提供指令上注和探測信息傳輸服務。