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中国行星探测工程

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中国行星探测工程（英语：Planetary Exploration of China ，缩写：PEC），是中华人民共和国国家航天局的太阳系行星探测工程，其系列任务被命名为天问，于2016年1月11日正式立项。

中国行星探测工程
中国行星探测工程图形标识“揽星九天”
国家 中华人民共和国
组织国家航天局
目标地外行星探测
状态进行中
航天计划信息
持续时间2016年1月11日至今
首次航天飞行天问一号（2020年7月23日）
成功次数1
失败次数0
发射地点中国文昌航天发射场
航天器信息
航天器类型绕行星卫星、着陆器、行星探测车与自动采样返回舱（英语：Sample return mission）
运载火箭长征系列运载火箭

中国行星探测工程以火星作为首个目标，首次任务天问一号于2020年7月23日在海南文昌航天发射场由长征五号运载火箭成功发射。[1]2021年2月10日，天问一号顺利实施近火制动，成功进入环火轨道，成为中国第一颗人造火星卫星。[2]北京时间2021年5月15日7时18分，天问一号着陆器携带祝融号火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国成为第二个完全成功着陆地外行星的国家。[3]

未来，中国行星探测工程将实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测、火星取样返回以及木星系环绕探测和行星穿越探测任务，所有探测器将在2030年前陆续发射[4]。

历史

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福布斯-土壤探测器，编号3的部件即为萤火一号。

中国的首次行星探测尝试始于2011年的萤火一号任务。萤火一号作为中国的首颗火星探测器，搭载于联邦航天局福布斯-土壤之上，于2011年11月9日从拜科努尔发射场发射，原设计寿命两年，主要科学探测目标是对火星的空间磁场、电离层和粒子分布变化规律，以及火星大气离子逃逸率进行探测[5]。然而因为俄罗斯负责的部分出现故障导致失败[6]，探测器最终于2012年1月15日再入地球大气层并坠毁于太平洋海域[7]。尽管萤火一号任务失败，但它为未来的中国自主火星探测培养了人才队伍和奠定了基础，中国自此开始走上独立自主的火星探索之路，并将首次独立火星任务本应分两步、甚至三步走的“绕、落、巡”计划，合并在一次实施。[8]

 
嫦娥二号探测器拍摄到的4179号小行星照片

2012年12月13日，中国的嫦娥二号探测器在月球探测后的后续任务中，在距离地球700万公里处以3.2公里的最近距离飞掠小行星4179并拍照记录，成为中国首个行星际探测器。[9]

2016年4月22日，时任国家航天局局长许达哲在首个中国航天日来临前透露中国的火星探测任务已于当年1月11日获批，将在2020年前后发射火星探测器，一步实现绕火星的探测和着陆巡视[10]。同年8月23日，国家国防科工局探月与航天工程中心发布中国首个火星探测器和火星车外观设计构型图，并启动中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动，标志着中国火星探测任务的全面公开[11]。

2016年10月至2017年8月期间，中国科学家利用中国深空站对在木星轨道运行的朱诺号探测器进行了多次跟踪与测量，表明中国已拥有了远至地-木距离的深空测控能力，为未来的行星探测计划做好了准备。[12][13]

2019年11月14日，国家航天局在位于河北省怀来县的地外天体着陆综合试验场完成首次火星探测任务着陆器悬停避障试验，并邀请了部分外国驻华使馆及国际组织人员观摩试验并参观相关试验设施。[14]

2020年4月24日，国家航天局在2020年中国航天日启动仪式上宣布了行星探测工程的名称与图形标识，将中国行星探测任务命名为“天问”，将中国首次独立火星探测任务同时也是中国行星探测工程的首次任务命名为“天问一号”[15]。

首次任务天问一号于2020年7月23日在海南文昌航天发射场由长征五号运载火箭成功发射[1]，探测器于2021年2月10日成功进入环火轨道。[2]2021年5月15日7时18分，天问一号着陆器携带祝融号火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区[3]。5月22日10时40分，祝融号火星车安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测[16]。6月11日，国家航天局公布了由祝融号火星车拍摄的首批高清科学影像图并宣布中国首次火星探测任务，同时也是中国行星探测工程的首次任务取得圆满成功。[17]

2021年6月12日，国家航天局在新闻发布会上宣布中国行星探测工程将在2030年前实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测、火星取样返回以及木星系环绕探测和行星穿越探测任务[4]。

任务公布与命名

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“天问”一词取材来自“楚辞”由屈原所创作的长诗“天问”，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技创新永无止境[15]。行星任务将会以此为命名方向（只是编号不同）。

中国行星探测工程图形标识为“揽星九天”，八大行星的椭圆轨道构成C形，代表中国行星探测（China）、国际合作精神（Cooperation）、深空探测进入太空的能力（C3）。[15][18]

相关设施

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发射场

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天问一号于2020年7月23日在文昌航天发射场成功发射

中国文昌航天发射场

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主条目：中国文昌航天发射场

文昌航天发射场位于海南省文昌市龙楼镇，于2014年10月中旬建成，是中国最先进的火箭发射设施。

该发射场目前是唯一可以发射中国运载能力最强的长征五号系列火箭的航天发射场，可以提供最高的深空探测运载能力。

中国行星探测工程的首个任务天问一号即为自文昌航天发射场发射。

支持设施

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北京航天飞行控制中心

指挥中心

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北京航天飞行控制中心是中国深空探测工程飞行控制任务的指挥中心，在深空任务中担任指挥决策中心、控制计算中心、数据处理中心、信息交换中心和飞行器长期管理中心。[19]

 
位于阿根廷内乌肯省的阿根廷深空站

中国深空测控网

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中国深空测控网是支持深空探测任务实施的核心系统，负责参与中国行星探测任务的设施包括：[20]

  • 中国西安卫星测控中心 ：是中国组建最早、规模最大、功能最全的航天器测控与管理中心，参与任务的深空测控站均由中国卫星发射测控系统部所属中国西安卫星测控中心负责运行管理。[21]
  • 佳木斯深空测控站：位于黑龙江省佳木斯市，拥有一座66米直径天线，于2012年建成。
  • 喀什深空测控站：位于新疆喀什市，于2020年完全建成，拥有四座35米的深空天线组阵系统，达到等效66米口径天线的数据接收能力，是中国首个深空天线组阵系统。[22]
  • 阿根廷深空站：位于阿根廷内乌肯省拉斯拉哈斯市，拥有一座35米直径天线，于2017年落成并投入使用，是中国在海外的首个深空测控站。[23]

地外天体着陆综合试验场

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位于河北省怀来县，是亚洲最大的地外天体着陆综合试验场。[14]

整个设施由六个140米高的塔架组成，通过上方的环形盘架连接成柱形的钢体结构，形成的内圈直径120米，空间足以满足模拟火星降落过程所需要的空间，在中间，通过36根钢缆固定核心部件随动盘，随动盘下面垂吊着火星探测器。[24]

整套系统由随动盘、钢丝绞车牵引设备和部分电气机械设备组成，可以在地球上模拟出类似火星的低重力环境，同时记录试验过程中着陆器的运动轨迹和相关数据。[25]

任务计划

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火星探测

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主条目：中国火星探测任务

天问一号

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主条目：天问一号

作为中国行星探测工程的首个任务，天问一号计划一步实现绕火星的探测和着陆巡视。[10]2020年7月23日，天问一号在海南文昌航天发射场由长征五号运载火箭成功发射并顺利进入地火转移轨道。[1]

2021年2月10日，在经过了202天的飞行后，天问一号顺利实施近火制动，成功进入环火轨道，成为中国第一颗人造火星卫星[2]。其携带的巡视器在2021年中国航天日启动暨中国航天大会开幕仪式上被命名为“祝融号”[26]。

北京时间5月15日7时18分，天问一号着陆器携带祝融号火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国成为第二个完全成功着陆火星的国家[3]。

北京时间5月22日10时40分，祝融号火星车安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。[16]

2021年6月11日，国家航天局公布了由祝融号火星车拍摄的首批科学影像图，标志着中国首次火星探测任务取得圆满成功。[17]

中国火星采样返回任务

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主条目：天问三号

中国火星采样返回任务将基于2019年的嫦娥五号月球采样返回任务以及2020年7至8月的天问一号火星“绕、落、巡”探测器的成功与否推进研制。计划由轨道器、巡视器、上升器、着陆器、返回舱五个部分组成。结构基于嫦娥五号月球采样返回任务设计。计划于2028年前后[27]从海南文昌航天发射场发射，翌年抵达火星。轨道器/返回舱与巡视器/上升器/着陆器分离，轨道器/返回舱停留在火星近轨道，而巡视器/上升器/着陆器在火星表面进行推动力软着陆。巡视器（火星车）在火星表面采集岩土样本，存进上升器，上升器再从火星表面发射升空进入火星近轨道，经过变轨后与轨道器/返回舱交会对接，将样本输推进返回舱中，而后上升器脱离轨道器/返回舱。轨道器再次点火，携带返回舱进入火星-地球转移轨道。年后接近地球时，轨道器掉头逆向点火减速，并与返回舱分离，返回舱再入地球大气层，张开降落伞，在中国境内（内蒙古）进行软着陆，带回火星岩土样本。

近地小行星采样返回及主带彗星绕飞探测

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主条目：天问二号

中国将在2025年实施近地小行星2016HO3采样返回任务，预计将在2026至2027年左右将样本带回地球，随后将继续飞往主带彗星311P，预计将于2034年抵达，并实行绕飞探测。[28]

木星系环绕及行星穿越探测

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主条目：天问四号

中国将在2029年左右实行木星系探测任务，计划在实施一次金星飞掠和两次地球飞掠后，将于2035年左右抵达木星，并对其进行环绕探测，最后在2038年左右进入环绕木卫四轨道。该任务包括一个子探测器，将在飞掠木星后继续飞往天王星，预计于2046年左右抵达，并对天王星进行飞掠探测。[29]。

任务列表

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火星探测

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任务名称 发射时间
（北京时间） 		发射地点 运载火箭 探测器名称 入轨时间
（北京时间） 		着火时间
（北京时间） 		着火地点 工作时长 状态 备注
已实施
天问一号 2020年7月23日
12时41分15秒 		文昌航天发射场 长征五号 天问一号轨道器 2021年2月10日[2] — — 1390天 仍在运作
天问一号着陆器 2021年5月15日
7时18分[3] 		乌托邦平原
25°06′N 109°54′E / 25.1°N 109.9°E / 25.1; 109.9 		3小时 成功 着陆器不搭载科学仪器，已于着陆结束后按计划停止运作。
祝融号火星车 1296天 仍在运作 于北京时间5月22日10时40分驶离着陆平台到达火星表面[16]
↓ 计划中 ↓
天问三号 2028年 文昌航天发射场 长征五号 轨返组合体 2029年 — — — — 相关方案正按程序履行报批手续[30]
着上组合体 — 2030年 — — —

小行星探测

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任务名称 发射时间
（北京时间） 		发射地点 运载火箭 探测器名称 入轨时间
（北京时间） 		工作时长 状态 备注
↓ 计划中 ↓
天问二号 2025年5月 西昌卫星发射中心 长征三号乙 2027年 — — 已立项并处于初样研制阶段[31][32]

木星探测

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任务名称 发射时间
（北京时间） 		发射地点 运载火箭 探测器名称 入轨时间
（北京时间） 		工作时长 状态 备注
↓ 计划中 ↓
天问四号 2029年10月 文昌航天发射场 长征五号 木星系轨道器 2035年8月 — — 相关方案正按程序履行报批手续[30]
行星际穿越器 — — —

参见

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参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 胡喆; 周旋. 我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射. 新华网. 2020-07-23 [2021-06-13]. （原始内容存档于2020-08-15）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 胡喆、蒋芳. 权威快报丨天问一号进入火星轨道. 新华网. 2021-02-10 [2021-05-21]. （原始内容存档于2021-02-10）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 我国首次火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星 习近平代表党中央、国务院和中央军委致电祝贺 韩正在北京观看着陆情况. 新华网. 2020-05-15 [2021-05-21]. （原始内容存档于2021-05-21）. 
  4. ^ 4.0 4.1 胡喆; 周旋. 国家航天局：2030年前后实施火星取样返回任务. 新华网. 2021-06-12 [2021-06-13]. （原始内容存档于2021-06-13）. 
  5. ^ 中国首个火星探测器“萤火一号”搭载俄火箭升空. 中华人民共和国中央人民政府. 2011-11-09 [2021-06-14]. （原始内容存档于2021-06-14）. 
  6. ^ 李鹏. 萤火一号遇险：中国火星探测之路怎么走. 科学网. 2011-11-16 [2021-06-14]. （原始内容存档于2021-06-14）. 
  7. ^ 萤火一号失败推迟中国火星探测. 中国日报中文网. 2012-01-20 [2021-06-14]. （原始内容存档于2021-06-14）. 
  8. ^ 吴季. “萤火一号”：一段不能忘记的历史. 中科院之声. 2020-07-27 [2021-06-14]. （原始内容存档于2021-06-14）. 
  9. ^ 余晓洁; 吴晶晶. 中国嫦娥二号卫星700万公里深空飞越图塔蒂斯小行星. 新华网. 2012-12-15 [2021-06-13]. （原始内容存档于2021-06-13）. 
  10. ^ 10.0 10.1 荣启涵; 郭丽琨. 我国火星探测任务正式立项 2020年发射首个火星探测器. 新华网. 2016-04-22 [2021-06-13]. （原始内容存档于2021-06-21）. 
  11. ^ 白国龙. 高清:中国火星车亮相 太阳能电池板像4个“大翅膀”. 人民网. 2016-08-24 [2021-06-14]. （原始内容存档于2016-08-25）. 
  12. ^ 陈略; 平劲松; 李文潇. 基于中国深空站的木星探测器开环测量试验. 深空探测学报. 2018, 5 (4). doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.04.009. 
  13. ^ Andrew Jones. China quietly used NASA’s Jupiter probe to test its deep space network. Space News. 2019-11-20 [2021-06-14]. （原始内容存档于2023-09-03） （英语）. 
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  18. ^ 官宣 | 中国首次火星探测任务名称和图形标识正式发布. bilibili.com. April 23, 2020 [22 May 2021]. （原始内容存档于2021-05-20） （中文）. 
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  23. ^ 李国利; 吕炳宏. 我国首个海外深空测控站为“天问”探火提供测控支持. 新华网. 2020-07-25 [2021-06-13]. （原始内容存档于2021-06-13）. 
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外部链接

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