2020年7月23日12时41分，海南文昌发射场，在火光簇拥下，重达800多吨的长征五号遥四运载火箭，搭载着中国“天问一号”火星探测器，飞向太空。
中国行星探测的大幕，就此拉开！
很多人会有疑问，地球都研究不透，还去探索月球甚至是火星，有这个必要吗？
航天专家叶培建说：“宇宙就是个海洋，月亮就是钓鱼岛，火星就是黄岩岛，我们现在能去我们不去，后人要怪我们。别人去了，别人占下来了，你再想去都去不了。”
对于一个有着渴望实现民族复兴的大国来说，只有这一条理由就足够了！
“天问一号”的升空，也将真正开启了中国的深空探测。为了这一刻，中国人付出了太多太多的努力……
中国火星探测任务——天问
一、萤火一号，折戟沉沙
早在上世纪，苏联、美国、欧洲就多次发射过火星探测器，对于深空探测领域，几乎都是掌握在西方国家的手中。
中国在突破载人航天，月球环绕探测之后，与2009年正式加入了火星探测的队伍。
中国的首颗火星探测器为“萤火一号”，当年我们国家没有大推力火箭，最大的火箭近地轨道运载能力为8吨左右。“萤火一号”则找不到它自己的运载火箭，哪怕这枚探测器仅重110公斤。
萤火一号火星探测器
要探索火星，首先要突破地球引力的束缚，这首先要解决运载火箭的难题，要让探测器脱离地球引力必须达到第二宇宙速度11.2公里/秒，运送一颗探测器达到这样的速度，当时我国是没有这样的火箭。
其次，我们国家也没有建立完备的深空探测网，仅靠当时国土上分布的探测网以及少量的探测船，是远远不够的。
在火箭运载能力和深空探测能力都不具备的情况下，我们只有将目光转向国际，中美在航天领域的合作近乎为零，不会给我们提供这样的机会，。我们只有选择搭乘俄罗斯的运载火箭，发射“萤火一号”火星探测器。
由于“萤火一号”是达成俄方“顺风车”，俄方肯定是首先为自己探测器考虑，探测器所走的轨道都是由他们设计，这给我们带来了很多局限性，比如要在轨道面临8.8小时的火星阴影，探测器在这段时间无法利用太阳能，温度也在零下200℃，面临无法自主唤醒的风险。
尽管有很多苛刻的条件，我们还是在发射之前完成了“萤火一号”探测的研制与设计。后来由于一些原因，发射计划被推迟，到了2011年8月才正式发射。不过很遗憾，由于火箭变轨失败，发射任务就此失败了。
我们的第一次火星探测之路就这样折戟沉沙，被迫终结。“萤火”，一个多么美妙且有诗意的名字，就这样成为了一种遗憾。
二、深空探测，火箭先行
常言道，航天发展，火箭先行。不能拥有属于本国的大推力火箭，很多任务都会受到限制。“萤火一号”也算是我们的前车之鉴吧。
随着我国航天综合实力的发展，先后突破了载人航天，空间交会对接，月球环绕、着陆探测。接下来的月球返回，空间站建设以及火星探测，全仰仗大推力火箭。
于是，拥有一款属于我国的大推力火箭成了整个航天发展重中之重的问题，也是亟待解决的瓶颈问题，没有大推力火箭，很多重点探测任务将无法开展。
于是，长征五号来了。
长征五号大推力运载火箭
长征五号2006年10月立项，上万航天人参与，反复论证，各类测试，花了近十年的时间（这还不算立项之前的研制工作），终于研制了一款近地轨道运载能力达到25吨，地球同步转移轨道14吨的运载火箭。
相较之前的长征系列最大推力的火箭，运载能力分别提升了2.5倍和2.7倍，而且长征五号全箭新研发产品比例达到90%以上，采用了247项核心关键新技术 。
长征五号是中国航天领域的新突破，将使中国一举跃入世界航天发展第一梯队，也是今后诸多核心探测任务（落月返回、火星探测、空间站的建设）的仰仗。可以说，长征五号身兼与国外竞争实力和国内重点探测需求双向任务。意义之重，可见一斑。
2016年11月3日，长征五号迎来了它的首次发射。
新火箭首飞历来都是惊险万分，往往成功率都是50%左右，长征五号首飞同样是惊心动魄，原定于当天18：00：00发射，发射窗口为18：00~20：40，但是点火前却检测到芯一级的氢氧发动机在预冷过程中温度降不下来的情况。
点火时间被迫重置至19：01：00，领导做出决定，如果19：30，温度依然降不下来，将终止发射流程。
在19：33，温度开始逐渐回归正常，火箭正常发射，点火时间推迟至20：40：00。接下来又经历两次点火时间重置，最终点火时间被设定为20：43：04。
我从小就喜欢看火箭发射的直播，印象中都没有出现过点火时间被一次次推迟的情况，都是到了预定时间，一次成功，但是长征五号的首次发射，让人看得着实捏一把汗。
不过还好，最后首飞还是成功了。长征五号的成功，给我们的火星探测任务注入了一针强心剂，为深空探测任务提供了最为关键的保证和支撑。
按照计划，接下来长征五号再发射一枚火箭，第二枚成功之后，长征五号将投入实际的探测任务之中。
2017年7月2日，长征五号实施第二次发射。
火箭顺利点火升空，但在飞行346秒之后，突发故障，火箭发动机推力大幅下降，所搭载的卫星平台未能入轨，发射任务失败。
长征五号遥二火箭的失败，给中国航天带来不小打击，直接带来导致六项重大航天任务的推迟，其中有一项就是火星探测任务。（其他五项是东方红五号卫星平台、“嫦娥五号”月球采样、长征五号乙火箭、空间站建设以及大型巡天望远镜任务）
失败之后，是航天人两年的蛰伏，分析背后原因，排除故障，前后历时900多天，经过改进后的长征五号B运载火箭，再次矗立在发射架上。
2019年12月27日，长征五号遥三火箭蓄势待发。
这枚火箭牵动着亿万国人的心，也是中国航天迈向深空、奔向星辰大海的动力保障。长征五号带着中国航天两年的沉寂与蛰伏，同时也是探索太空不甘失败的见证。
所有人共同的期待是否能转变为凤凰涅槃、浴火重生？
20：45：10秒，火箭点火升空，在巨大的轰鸣声之下，耀眼的火光刺破整个夜空，经过一千多秒的飞行之后，火箭所搭载的有效载荷顺利入轨，发射任务取得圆满成功！
长征五号遥三运载火箭发射升空
2020年5月5日，改进型的长征五号B再次发射，再次取得成功。
自此，中国航天由长征五号遥二火箭失利带来的阴霾一扫而去，重拾信心。被推迟的火星探测任务继续推进，中国航天将开启更大、更远的征程。
三、深空探测网的组建
诸如火星探测之类的深空探测任务，世界上只有极少数国家能够玩得转，之所以难以开展，除了大推力运载火箭之外，还有深空探测网的组建也至关重要。
在茫茫太空，捕捉的探测器信号十分微弱，没有信号就无法判断探测器是否进入轨道，也无法对探测器飞行作出调整。这就需要建立深空探测网。
在载人航天工程与探月工程中，我国就建立了西安、喀什、青岛等地面测控站，对于国土之外的范围要么通过测量船进行测控，要么在其他国家通过租借的方式建立测控站，以追求对飞船或卫星的全时段通信，否则就无法保证24小时通信状态。
值得一提的是，我国在探月工程中，为了建立与月球背面探测器的通信，发射了“鹊桥”通信卫星，这在世界范围内尚属首次。
“鹊桥”通信卫星
对于火星探测，则对地面测控站提出了更高的要求。由于深空通信，需要提高信号的发射功率，这就导致原来服务于近地空间通信的测控站无法达到通信效果。
必须要建立信号发射功率更高的深空站。如果要实现全时段通信，必须要建立遍布全球的深空站。
性价比最高的方式就是在全球三个位置建立深空站，它们之间的经度间隔分别是120°，这样可是实现无死角覆盖。
先来看一下美国深空站的布局，三个位置分别是美国加州的黄石、西班牙首都马德里和澳大利亚首都堪培拉，从地球北极点俯视图如下：
美国深空站实现全球覆盖
真可谓是堪称完美！实现了24小时全时段通信。这全仰仗于美国遍布全球的军事基地和众多的盟友。
深空站的全球布局，对中国来说就没那么简单了。
凭借东西方向巨大的战略纵深，我国在西部喀什（东经75°左右）测控站基础之上建立深空站，又在东边黑龙江佳木斯（东经130°）建立深空站。这样虽然可以实现深空通信，但是每天会有8~10小时的测控盲区。这意味着在这个时间段，我们会失去与探测器的通信，完全不知道其状态。
佳木斯深空站
喀什深空站
有人说，能否用远洋测控船解决深空测控盲区的问题。答案，非也。
深空通信不同于近地通信，需要建立大口径天线，直径都在几十米以上，佳木斯测控站使用直径达64米的天线，远非测控船所能解决。
只能通过在其他国家租借区域的方式建设测控站，这就涉及到地缘关系和国际间的博弈了。
长久以来和我国关系较好的国家，如巴基斯坦、柬埔寨等国家，都在中国周边，经度相差没那么大，建了深空测控站也不能实现全时段通信。
我国与非洲的一些国家关系还不错，但是这些国家很多国内局势并不稳定，同时也容易受到西方国家的控制，一旦与某个国家商定建立深空通信站，就会被西方国家拿来炒作，说是建立军事基地。
不过从长远来看，在非洲建设深空通信站是个非常不错的选择，我国目前在非洲拥有或租赁的测控站有纳米比亚站和肯尼亚马林迪站，但是目前还不能为深空探测提供服务。
除了非洲，适合为我国建设深空测控站的还有南美洲。
天无绝人之路，没想到我国全球深空测控站的布局建设，率先在南美洲实现了突破。
这个测控站位于阿根廷境内的内乌肯，该深空站使用直径达35米的天线，是我国海外的第一个深空测控站，租期50年。
我国首个海外深空站-内乌肯深空站
美国炒作建立测控站是为了监控美国卫星，甚至说破坏了阿根廷的主权，他们也不想想自己在海外建设了多少测控站，完全的双标。
内乌肯深空测控站的建立，使我国深空网仅次于美俄，达到90%左右的时间段都可以与探测器建立通信。
如果未能有海外测控站的突破，大概率还是要租借其他国家已经建立的深空站，受制于人，继续开拓海外深空站的建议，组建我们的深空网，同样是重中之重。
四、天问一号，开启新征程
发射火星探测器与发射月球探测器不同，地球到火星的距离是0.55~4亿千米，是地球到月球距离的100倍左右。
火星探测器并不是随时都可以发射，每隔26个月，地球与火星会有一个交汇期，两者相对距离近，在此期间地球上会有两个月的发射窗口期，一旦错过这个窗口期，下一次发射只能26个月之后。
火星探测器进入火星轨道
本次火星探测器发射窗口期为7、8月份，上一次发射窗口期还是在2018年，下一次窗口期是在2022年，所以，窗口期还是很宝贵的。
2011年“萤火一号”之后，我们相继错过了2013年、2015年窗口期，当然这跟我们本身大推力火箭研制进展有关，这次2020年的窗口期，绝对不能错过。
中国自己开展的首次火星探测任务被命名为“天问一号”，在本次探测任务中，探测器（包括火星环绕器、着陆器和巡视器）在地球发射，经过7个月左右的时间飞至火星轨道。
环绕器在火星轨道绕火运行，着陆器择机降落火星表面，然后巡视器和着陆器两器分离，对火星表面进行探测。这次任务将一次性实现对火星的环绕探测和火星的表面巡视探测，在世界范围内是首次。
在以往美国、俄罗斯等国发射的火星探测器要么只是一个火星环绕探测器，要么就是火星巡视器。前者可以一窥火星全貌，探测范围广，但是不能近距离探测；后者可以做到近距离探测，但是范围极其有限。
国际上如果对火星表面进行探测，都是先发射一颗探测器环绕火星运行，做通信使用，然后再发射火星车。这样成本高，并且两次都成功才看作是任务的成功，大大增加了失败的概率。
我国实施的火星探测二者兼具，如果成功，可以一次性做到对火星全面探测。
天问一号在进入火星轨道之后，环绕器走火星极地轨道，这样做的优点是：一、可以探测火星全貌；二、可以将轨道器作为中转站与着陆器、巡视器通信。
环绕器走火星极地轨道示意图
这是本次任务的难点之一，也是亮点所在，如果成功，也将开创人类新的火星探测记录，将意味着中国，将正式从“月球时代”跨入“火星时代”，一段属于我们自己的火星时代。
回过头看人类火星探测历史，对火星探测最成功的国家是美国，发射过多次火星探测器；苏联/俄罗斯虽然也进行过多次火星探测，但是却没有一次完全成功过；印度是目前唯一一个首次火星探测就成功的国家。
在航天界，火星有航天器的坟墓之称，火星探测初期有三分之二的探测器都以失败告终。火星探测不只是看一个国家整体航天实力，中间还夹杂着很多运气成分。
客观分析，这次火星探测任务，难度高，挑战也超过以往任何一次任务，我们的探测器能够顺利到达火星轨道可以说都相当不容易，就已经很成功了；如果再能成功软着陆火星表面，就已经创造了奇迹；如果火星车也能巡视，那本次任务就圆满成功。人类火星探测史必将画上浓墨重彩的一笔！
近几年，我国在载人航天、空间实验室和探月工程中取得很多突破，但是在深空探测领域，说实话，远远落后于美俄等国，甚至是落后于印度。
而作为中国官方认可的首次火星探测任务，“天问一号”在中国航天事业布局中，意义极其重大。从本次任务中，我们的一系列高难度挑战可以隐约感觉到，我国在航天界是深深憋了一口气，这口气定要在本次任务中爆发，一举震惊他国。
近年来，我国航天实力有很大提升，但是与美国仍然有很大的差距，本次火星探测，除了自身实力之外，也希望能有一份幸运的眷顾，让我们的火星之旅能够顺利开展。
我们的路还很长远，中国航天肯定会一步步继续走下去，未来也不只是火星，我们还要探索其他行星，还要飞出太阳系……
要知道，中国人未来的征途，是星辰大海！
来源：纵论国际