我国将发射天问三号，火星采样返回时间确认！如成功领先美国几年

美国在深空探测方面世界领先，在几十年前美国就已经发射很多探测器探索火星，在火星上有不少美国的探测器、火星车，我们国家在探索火星方面的起步时间比美国晚很多年，经验也没有美国那么多。

按理来说，在火星取样返回地球这一个任务上，美国应该是要比我们更早的，然而实际的情况并不是我们想象中的那样，我们将在火星取样领域超越美国，而且是要领先美国好几年。这是什么情况？

在此之前，我们其实已经看到很多关于我国火星取样任务的消息了，按照计划我们将会在2028年前后发射天问三号火星探测器去火星，预计在2030年前后实施火星采样返回地球。

专家表示，火星取样返回地球的任务可能集中在2030年前后，到达火星时，基本上是火星的秋冬季。

美国火星取样的时间要远远落后于我们。虽然之前美国也是计划在2031年前后完成火星取样的任务，但是由于预算超支等原因，美国火星采样返回地球的时间表也是一直在调整，NASA一度表示可能要到2040年才能拿到火星的样品，后来又进行了方案的调整，不过最早也要到2035年才能拿回火星的样品。所以，美国的火星取样任务估计至少比我们落后四五年时间。

登陆火星有多难？

火星作为太阳系内和地球最为相似的星球之一，与地球的距离还是比较远的，最远的时候达到4亿公里左右，最近也有5500万公里。以我们人类现在的技术，发射飞船、探测器探索火星，需要飞行半年左右才能抵达火星轨道。

而且，并不是什么时候都可以发射探测器去火星。由于火星轨道与地球轨道的原因，每隔26个月才有一个火星探测器的发射窗口，同样的，也需要有特定的发射窗口，探测器才能从火星返回地球。所以，探测器从地球出发到返回到地球，整个过程需要2-3年时间。

对于全人类来说，火星取样都是一个前所未有的挑战，一方面是火星与地球的距离实在是太遥远了，我们没法实时控制、掌握探测器的飞行情况，在登陆火星过程中，探测器甚至需要面临“恐怖的7分钟”。

在这个过程中，探测器需要完成一系列的操作，我们没法控制，完全是探测器自主完成的，哪怕是关机提前1秒钟，探测器都可能会硬着陆摔到火星表面。在1991年12月，美国的“火星极区着陆器”就是在着陆火星的过程中，探测器操作错误导致发动机提前关机摔到火星表面了。所以，在人类历史上，探测器登陆火星的成功率不到50%。

目前人类的探测器登陆火星有3种方案，第一种着陆方式就是气囊弹跳式。简单地说，就是探测器被气囊包裹着，在登陆火星的时候，气囊充气保护探测器，气囊在着陆到火星表面时会被弹起来，经过多次的弹跳后，反弹的高度越来越低，最后安全着陆。随后气囊放气，探测器的“护壳”像花瓣一样绽开，接着探测器慢慢爬出来。

之前美国的火星探路者火星车、勇气号火星车、机遇号火星车都是采用了这一种方式进展着陆。这一种着陆方式相对简单，不需要太复杂的制动减速，然而只能满足重量比较轻的探测器软着陆的要求，重量比较大的探测器就没法采用这样的方案了。而且由于气囊在着陆后会不断反推，弹向哪里，这是没法控制的，所以着陆的精度相对较低。

第二种着陆方式是反推着陆腿式。在降落的过程中，探测器会使用反推发动机进行减速，在有必要的情况下，探测器还能进行悬停，对着陆点进行扫描，确认可以安全着陆后，探测器再进行软着陆。在着陆的瞬间，探测器的着陆腿会起到一定的缓冲作用，可以确保探测器能够安全软着陆。

美国的洞察号火星探测器、凤凰号火星探测器、海盗号探测器以及我国的祝融号火星车都是采用这一种方案进行登陆火星的。这一个着陆方式可以满足比较重的探测器进行着陆，由于探测器可以通过调节反推发动机进行悬停，所以着陆的精度也相对较高，但是操作相对来说会比较复杂一些。

美国的“海盗”号、“凤凰”号和“洞察”号都采用了降落伞＋缓冲发动机反推＋着陆腿方式着陆，着陆腿在着陆时也起到一定的缓冲作用。这种着陆方式相对复杂、成本高，可满足重量较大的探测器在火星软着陆要求，着陆精度较高。

还有一种方案就是采用“空中吊车”将探测器吊到火星表面，这也需要使用反推发动机进行反推。美国的好奇号火星车、毅力号火星车都是采用这一种着陆方式登陆火星。

在距离火星表面大约2公里时，“空中吊车”就会启动发动机，探测器会继续下降高度，在距离地面大约还有20米时，“空中吊车”就会放出一条绳索将火星车慢慢地吊到火星表面。当火星车抵达火星表面后，“空中吊车”就会切断绳索，并飞到距离火星车比较远的地方坠毁。

不管是哪一种着陆方式，探测器都需要进行气动减速，其中包括打开降落伞进行减速，整个过程大约持续9分钟，所有的操作完全由探测器自主完成，包括姿态的控制、发动机的启动关闭、降落伞的开启等。探测器需要在9分钟内将下降速度从4.9公里每秒下降到0。由于登陆火星很困难，所以这个过程也被称为“死亡9分钟”。

从火星返回有多难？

抵达火星，只是火星采样返回地球的第一步，如何从火星起飞返回地球也是困难重重。一方面是火星与月球、地球的情况不同，月球没有大气层、重力也比较小，所以探测器从月球表面起飞的难度相对小很多，不需要太大的推力就能起飞了。

而火星的质量比月球大、比地球小，在火星上的重力大约相当于地球的三分之一，而且火星还有稀薄的空气，所以从火星表面起飞，需要比在月球表面起飞时更大的推力。从火星表面发射同样质量的载荷，起码要比从月球表面大一倍的推力。这是我们人类未曾尝试过的挑战。

一方面是火星与地球的距离太远，完全需要由探测器自主完成。探测器从火星表面起飞以后，需要在火星轨道进行交会对接，探测器如何在茫茫的宇宙中找到那么小的探测器并且精准实现交会对接，难度之大可想而知。

别说在火星进行交会对接了，在近地轨道进行交会对接都很难，印度曾经进行过一次卫星的交会对接，但是在前几次尝试中都失败，经过几次的调整后才顺利完成交会对接。

从技术层面来看，我们其实也有一定的技术积累了。在此之前，我国已经完成了4次登陆月球、1次登陆火星，其中有2次月球采样返回地球的尝试（嫦娥五号、嫦娥六号任务），不过，我们想要完成火星采样返回地球的壮举，还需要克服很多技术难题。