天問一號的裝備和任務
探測器的重量達5噸,其中包括3.1噸的軌道環繞器、1.6噸的火星著陸器以及240公斤的火星巡視車,若成功將是人類向火星發射的重量最大、最複雜的探測器,美國曾在2011年發射火星科學實驗室飛船,總重量3.8噸,但其任務只負責降落和巡視2個目標,其中為了著陸899公斤的美國好奇號火星車,3.8噸的飛船就包含了2.4噸的著陸系統;其次是2016年歐盟空局和俄羅斯航天局合作的火星微量氣體任務衛星,總重量3.7噸,這顆衛星也只想完成飛-繞-落3個階段,因此搭載了1架著陸器,不具巡遊的功能,但登陸器與火星高速碰撞,以失敗告終。這次天問一號火星探測器重達5噸,必須滿足火星巡視車著陸裝置,其中重量3.1噸的軌道環繞器除了攜帶大量燃料承擔接近火星制動外,還能搭載眾多的探測器材,包含了2米分辨率高清攝相機、中子分辨率相機、火星磁力器、火星礦物光譜儀、次表層探測穿地雷達、火星離子/中子分析儀、能量粒子分析儀等,其功能如繪製火星全球遙感影像圖、對火星地質構造和地形地貌展開全局和重點區域精緻觀測、對火星水/冰分布進行普查與詳查、分析火星礦物組成與分布…,若能成功,則意味從一個窗口人類能夠探測的信息更加豐富,及中國深空探測設計的水平達世界一流。
因受限於地火遙遠距離的延時通信障礙,天問一號在軌自主管控顯然比嫦娥五號更強大,火星與月球也是完全不同的星球環境,火星有大氣且逃逸速度更大,而月球近乎無大氣且逃逸速度小,這顯示2者必須使用不同的著陸手段,天問一號進入器類似嫦娥五號再入地球的返回器,若要製造適應火星大氣環境的進入器, 需要盡可能複製火星的大氣條件,為此航天科技十一院歷經數十年打造的各型高音速風洞群發揮關鍵功能,另外歐盟空局受惠於嫦娥探月工程的投桃報李,將其掌握的火星探測數據共享給了中國,也有巨大助力。
天問一號要一次達成繞-落-巡的3部曲世界創舉,配置了軌道器、進入艙、著陸架、巡視車多個艙段結構,成為史上最重、最複雜的探火裝置,其巡視車重240公斤,超過美國勇氣號和機遇號的174公斤,其最大速度200米/小時、導航速度40米/小時、爬坡角度30度、越障高度30公分,均與美國好奇號、毅力號相匹敵,僅爬坡度稍遜,但天問一號巡視車的機動力更強,因為創新開發了蠕動與蟹行功能,遇到大障礙時可提高車身底盤,不僅能直走還能橫行,超過美國好奇號、毅力號、勇氣號和機遇號的能耐,由於這種強大巡視力,天問一號巡視車攜帶了導航地形相機、多光譜相機、次表層探測雷達、表面成分探測儀、氣象測量儀,可以與火星上空運行的軌道器進行天地聯合探測,能夠實現對火星大氣、電離層、磁場等的全面探測,火星巡視車設計壽命92天,按照現在的時程計算,2021年2月10日抵達火星環軌進行繞火探測,5月中旬著陸火星進行巡視探測,到2012年8月底,正常火星探測任務結束後,就交給長期管理,可能會根據工程總體的要求,進行擴展探測任務。