出品：科普中国
制作：冰结向日葵
监制：中国科学院计算机网络信息中心
2021年春运已然开始 。 在这个特殊的时期 ， 不少人响应号召就地过年 ， 也有不少人正奔赴在返乡的路上 。 但无论身处何地 ， 故乡 ， 都是每位在外打拼的游子心之所在；团圆 ， 也依然是这个节日最醇厚、最绵长、最悠久的色彩 。 借助越来越便捷的通讯技术 ， 纵使人与人相隔天涯 ， 心与心仍宛如咫尺 。
【火星|“天问一号”的新年来信：身处火星，心怀故乡】
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团圆是春节最浓厚的色彩（图片来源：Veer图库）
不过 ， 此时有一位旅行者 ， 依然在向着比天涯更远的方向前进 。
她孑然一身 ， 已经跋涉了约4.75亿公里 ， 相当于环绕地球一万多圈；距离自己的蓝色故乡也有近1.92亿公里 ， 大致相当于地球与太阳的距离；当然 ， 最重要的是 ， 她将作为一个历史悠久又充满活力的国度的使者 ， 带着这片土地上人们的希冀与期盼 ， 拜访这个他们遥望过数千年的神秘之地 。
她就是“天问一号” 。
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△“天问一号”的身影（图片来源：科普融创作品Kerwis团队《别眨眼！5分钟3D带你看“天问一号”从发射到着陆全过程》）
从2020年7月23日启程至今 ， 经过202天 ， 她终于抵达了火星 。
在这里 ， 来自故乡的问候即便以光速飞驰 ， 也要在约10.7分钟之后才能被她收到 。 这也意味着 ， 她对故乡的呼唤 ， 也只能在约10.7分钟之后才能被接收 。 从她发出呼唤到收听到回音 ， 需要约20分钟 。
这是长达20分钟的孤独与寂寞 ， 她身上的高灵敏度深空应答机只能收到宇宙背景噪音的沙沙声 。
不过 ， 对于“天问一号”而言 ， 在这段旅程中 ， 她只需要将自己的状态传输给故乡就行了 ， 收听不到故乡的来信已经不是什么新鲜事 ， 或者说 ， 收听到了来信 ， 才是值得紧张的时刻 。
这样的时刻已经有5次了 ， 每一次都是一串指令 。
她耐心地聆听完这些数字 ， 就按照指令的要求 ， 用星敏感器与太阳敏感器比对自身与星星、太阳的角度 ， 调整自身的姿态到预定的角度 ， 随后启动了自己身上的发动机 。 这些发动机有时候工作得久一点 ， 有时候工作得短一点 ， 然后按照指令的要求定时关机即可 。
要说哪一次的指令让她印象深刻 ， 她可能会认为是第三次 。
因为那一次的指令居然让她3000N推力的主发动机工作480余秒！这个被故乡的人们称为“深空机动”的操作是她能够顺利抵达火星的关键——出于行星保护的考量 ， 所有的火星探测器在发射时都不能直接抵达火星 ， 否则未经消毒的火箭上面级就会有落入火星的风险 。
不过深空机动的步骤很完美 ， 几乎没有任何的差错 ， 即便在太空环境下 ， 发动机的工作也十分顺利 。 一方面 ， 这是由于故乡的人们为她提供了最好的发动机；另一方面 ， 这是由于第一次中途修正时 ， 主发动机已经标定了 ， 故乡的人们根据标定结果 ， 微调了主发动机的工作时长 。
在这漫长的旅途中 ， 她拍摄了一些照片 。
有故乡和故乡伴星的照片——据说故乡的人也派了一位使者前往那颗伴星 ， 还会带些伴手礼回来 。
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△2020年7月27日 ， 天问一号探测器在距离地球约120万公里处拍摄的地月合影照片（图片来源：国家航天局）
有几张自拍照——在祖国的节日里 ， 她送上了祝福 ， 也报告了自身的平安 。
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△2020年10月1日 ， “天问一号”太空自拍为祖国送上祝福 ， 红色部分为五星红旗（图片来源：国家航天局）
接下来 ， 就是目的地的照片了 ， 作为摄影师的她 ， 要好好地考察这片土地 。
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天问一号拍摄的火星照片（图片来源见水印）
这时 ， 接收机里传来了新的指令 。
她需要调整好自身的姿态 ， 然后定时启动主发动机 ， 工作15分钟 。
毫无疑问 ， 这是最激动人心的时刻——这意味着她要被火星捕获了 。
这是唯一的机会：如果发动机工作的时候稍有懈怠 ， 她就将短暂地飞掠火星 ， 进入无垠的宇宙 ， 进入永恒的孤独；如果她此前报送的自身坐标稍有差池 ， 发动机工作完毕之后 ， 她就会进入一个与预期完全不同的轨道 ， 严重干扰后续的进度；如果她的主发动机已无法工作 ， 她还要动用其她的备选方案……
面对深邃的宇宙 ， 故乡的人们也不免担忧：遥远的距离让通信延迟变得极为漫长 ， 让地面无线电的测轨精度变得极不可靠；而且在点火的时刻 ， 她与故乡的通信将被火星遮挡 。
一切只能靠她自己 。
她的主发动机在故乡接受了漫长而繁复的测试 ， 她那名为“嫦娥”的伙伴已经证明了这个主发动机的可靠性；她的光学、红外导航敏感器将凝视着星空与火星 ， 牢牢掌控着自己的坐标、航向、姿态与速度；她的自主管理平台让她面对各种各样的突发情况 ， 都具备应急处理的能力 ， 即便是一个月之后的凌日期 ， 故乡的信号变得模糊不清 ， 她也依然能够控制自己……
她是故乡的骄傲 。
主发动机工作完毕 ， 一切正常 ， 她进入了一个大椭圆轨道 。
“绕起来了！”
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图片来源见水印
飞行控制大厅内的掌声经久不息 ， “天问一号”成功被火星捕获的消息瞬间传遍了整个国家 ， 为节日更添一份光彩 。
而她的故事还远远没有结束 。
几天之后 ， 她还需要在远火星点附近启动主发动机 ， 调整轨道倾角——从故乡到目的地的轨道倾角还不够大 ， 她需要调整至近似极地轨道 。 远火星点的线速度很低 ， 她只需要消耗很少的燃料 ， 就能轻松实现大倾角的改变 。
再往后 ， 她还将在近火星点附近多次机动 ， 逐渐降低远火星点 ， 在接下来的几个月内对火星进行全球测绘 ， 特别对于预定的落点 ， 她将为携带的火星车提供更高精度的图像……
与“天问一号”一样 ， 同样有一群游子在外 ， 没有在这个时刻返乡 。 他们为了让这位使者踏足火星 ， 仍然在坚守着岗位 。 在蔚蓝的星球上 ， 在东方的国度中 ， 还有很多人们 ， 选择留在远离故乡的土地上 。 但他们与故乡的联系却从未隔绝 ， 一如“天问一号”一样 ， 即便身处浩茫星海 ， 始终心怀温暖故乡 。
参考文献：
[1] 张玉花, 王献忠, 褚英志等. 我国首次自主火星探测任务中环绕器的研制与实践[J]. 上海航天, 2020, 37(5): 1-9.
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