1. 距離地球近，易探測(cè)

地球是太陽(yáng)系八大行星之一,，按離太陽(yáng)由近及遠(yuǎn)的次序排為第三顆,，金星、火星是地球的鄰居,。

△八大行星示意圖

火星到地球近距離約為5500萬(wàn)公里,，最遠(yuǎn)距離則超過(guò)4億公里，兩者之間的近距離接觸大約每15年出現(xiàn)一次,。一般來(lái)說(shuō),，火星和地球距離近的年份是最適合登陸火星和在地面對(duì)火星觀測(cè)的時(shí)機(jī)。從地球到火星,，飛行時(shí)間大約需要6—10個(gè)月,，而木星則需要飛行7年，水星也需要花費(fèi)數(shù)年時(shí)間,。

2. 有研究意義,，要探測(cè)

太陽(yáng)系共有八大行星，火星的自然條件與地球最為類(lèi)似：直徑約為地球的53%,，質(zhì)量為地球的11%,，表面重力約為地球的2/5。自轉(zhuǎn)軸傾角,、自轉(zhuǎn)周期均與地球相近，平均火星日為24小時(shí)39分35.244秒,，公轉(zhuǎn)一周約為地球公轉(zhuǎn)時(shí)間的兩倍,。

△八大行星比較

以往的探測(cè)發(fā)現(xiàn)了火星存在水的證據(jù)，火星上是否存在孕育生命條件以及火星是地球的過(guò)去還是地球的未來(lái)，成為火星研究重大科學(xué)問(wèn)題,。研究火星對(duì)認(rèn)識(shí)地球演變具有非常重要的比較意義,。

要找出火星發(fā)射窗口,，第一考慮是火星和地球之間距離最近的時(shí)刻，即“地火最近”,，這樣可以花費(fèi)較少的時(shí)間,、使用較少的能源將探測(cè)器送往火星。怎樣才能近呢,？

每隔大約26個(gè)月,，地球會(huì)行進(jìn)到太陽(yáng)和火星之間,，連成一條直線(xiàn)，稱(chēng)作“火星沖日”,。一般來(lái)說(shuō),，火星沖日時(shí)地火距離近。（需要注意,，如果行星軌道是個(gè)正圓,，那日地火三點(diǎn)一線(xiàn)時(shí)，顯然也正好是地火最近,。但在現(xiàn)實(shí)中,，地球和火星的軌道都是橢圓形，且火星的軌道比地球還要略扁平一些,。因此,，“火星沖日”和地火最近并不一定重疊。）

大約每隔26個(gè)月就會(huì)發(fā)生一次火星沖日,。自2013年的火星沖日之后,，到目前為止先后經(jīng)歷了兩個(gè)火星沖日，而最近的一個(gè)火星沖日是在2018年是,，在這一年,，美國(guó)發(fā)射了洞察號(hào)火星探測(cè)器，并在火星成功著陸,，同時(shí)還是世界首個(gè)深入火星內(nèi)部的探測(cè)器,。而2018年之后，下一個(gè)火星沖日,，也就是火星探測(cè)的最佳發(fā)射窗口預(yù)計(jì)在2020年的下半年,。

但是火星沖日并不是人們發(fā)射火星的最佳時(shí)期,，這是因?yàn)殡m然此時(shí)的距離最近,，但是此時(shí)火星探測(cè)器無(wú)法借力，所耗費(fèi)的燃料較多,。所以一般人們會(huì)選擇火星沖日前的兩三個(gè)月左右發(fā)射探測(cè)器,，此時(shí)火星探測(cè)器可以沿著霍曼轉(zhuǎn)移軌道飛行到火星,，雖然沿著這條軌道需要的時(shí)間更多,，距離更遠(yuǎn),，但是所耗費(fèi)的燃料更少,。

文昌發(fā)射場(chǎng)主要有“緯度”“安全”“運(yùn)輸”三大優(yōu)勢(shì),。

1.緯度

航天發(fā)射與發(fā)射場(chǎng)的緯度高低密切相關(guān),，距離赤道越近、緯度越低,，發(fā)射衛(wèi)星時(shí)就越能借助接近赤道的較大線(xiàn)速度以及慣性產(chǎn)生的離心現(xiàn)象,，因此所需要的能耗就越低，使用同樣燃料可以達(dá)到的速度也越快,。

△中國(guó)航天發(fā)射場(chǎng)布局圖

文昌的地理緯度為19°,，比甘肅酒泉、山西太原,、四川西昌三個(gè)發(fā)射場(chǎng)的地理緯度都低得多,，距離赤道最近，因此也成為建設(shè)航天發(fā)射場(chǎng)的最佳位置,。同種型號(hào)的火箭在文昌發(fā)射可以將運(yùn)載火箭有效載荷提高300多千克,，節(jié)約的星用燃料也能夠提高航天器入軌精度，延長(zhǎng)航天器使用壽命1～2年,。

2.安全

從海南文昌發(fā)射的火箭，射向范圍寬,、適應(yīng)性強(qiáng)、安全性好,，在射向1000km范圍內(nèi)均為海域,，火箭航區(qū)和殘骸落區(qū)均在海上，而內(nèi)陸三個(gè)發(fā)射場(chǎng)在執(zhí)行發(fā)射任務(wù)時(shí),，落區(qū)群眾疏散始終是一個(gè)很煩瑣且很令人頭疼的問(wèn)題。

3.運(yùn)輸

其他三個(gè)發(fā)射場(chǎng)都處在中西部?jī)?nèi)陸之中,，火箭在廠房中制造完畢后,，必須通過(guò)鐵路將一節(jié)一節(jié)的火箭運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射場(chǎng)去,，一路上翻山越嶺,、日夜顛簸，還要經(jīng)過(guò)大大小小的涵洞,、隧道,、橋梁，火箭大小就必然受到限制,，所以除了在文昌發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭,，其他火箭型號(hào)直徑均未超過(guò)3.5米。

△長(zhǎng)征五號(hào)乘船到文昌航天發(fā)射場(chǎng),。

要避開(kāi)鐵路限制，就必須通過(guò)陸運(yùn)或者海運(yùn)的方式到達(dá)發(fā)射場(chǎng),。發(fā)射場(chǎng)選在文昌,，火箭組裝完畢后，經(jīng)天津港,、渤海灣,、黃海、東海,、臺(tái)灣海峽,、南海、瓊州海峽等海域,，直達(dá)文昌清瀾港,，再通過(guò)公路運(yùn)輸運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)。

天問(wèn)一號(hào)由軌道器,、著陸器、巡視器三個(gè)部分組成,，將完成繞,、落、巡三步,。繞就是軌道器環(huán)繞火星進(jìn)行探測(cè),；落則是著陸器軟著陸于火星表面進(jìn)行固定位置的地面探測(cè)；巡則為巡視器（火星車(chē)）在火星表面進(jìn)行不固定位置的科學(xué)探測(cè),。

 △天問(wèn)一號(hào)三件套

1.宇宙環(huán)境

在探測(cè)器轉(zhuǎn)移的整個(gè)過(guò)程中,，需要考慮到其他天體引力、太陽(yáng)風(fēng)以及空間輻射（空間輻射是指來(lái)自空間帶電粒子的輻射，主要有地球輻射帶,、太陽(yáng)宇宙線(xiàn),、銀河宇宙線(xiàn)等的輻射）等的影響。

2.通信

由于火地距離遠(yuǎn),，火星探測(cè)器想要將信號(hào)傳輸給地球,，至少需要22.3分鐘，當(dāng)人類(lèi)收到信號(hào)再傳輸給火星探測(cè)器時(shí),，又需要22.3分鐘,。而距離越遠(yuǎn)，信號(hào)就會(huì)越弱,，再加上宇宙中的噪聲干擾，這對(duì)信號(hào)收發(fā)技術(shù)是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn),。

火星探測(cè)最大的難點(diǎn)在于恐怖7分鐘——即要在7分鐘內(nèi)將探測(cè)器的時(shí)速?gòu)?萬(wàn)千米降低到零著陸,。因?yàn)樾盘?hào)延時(shí)的緣故，在這7分鐘里,，無(wú)論火星探測(cè)器遇到什么情況,，只能依靠自己解決。

3.火星天氣

火星的大氣中二氧化碳占95%，著陸時(shí)它可以產(chǎn)生高達(dá)2000攝氏度的溫度,。

火星上的天氣非常極端,，從龍卷風(fēng)到全球性沙塵現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，有時(shí)沙塵暴還會(huì)持續(xù)數(shù)月,，破壞力是地球 12 級(jí)臺(tái)風(fēng)的 6 倍,。

△火星沙塵暴

“天問(wèn)一號(hào)”的火星車(chē)需要在極端條件下,，在90天內(nèi)完成5項(xiàng)任務(wù),。

1.探查火星地貌和地質(zhì)構(gòu)造,；

2.分析火星土壤特征，尋找水冰分布,；

3.分析火星表面物質(zhì)成分,；

4.調(diào)查火星大氣與氣候；

5.探測(cè)火星電磁場(chǎng),、重力場(chǎng)等物理場(chǎng),。