額……朋友們好啊，我老火星人了。今天簡單給各位帶來的是最近剛放送的紀錄片《你好，火星！》的省流總結(jié)

首先《你好，火星！》由五部分組成：

一、出發(fā)

二、征途

三、環(huán)繞

四、著陸

五、巡視

首先第一集開局自然是先簡單介紹火星歷史以及天體的基本參數(shù)，包括體積質(zhì)量周期之類的基本數(shù)據(jù)，沖日的概念以及航天器發(fā)射和星際旅行基本原理（霍曼軌道）、發(fā)射窗口的概念、各國的2020年探火器以及天問一號的基本結(jié)構(gòu)和運載工具（指長五），然后簡單說了下低緯度發(fā)射場能獲得更高初速度的概念之后后半部分就一直在講長五從17年那次失利到后來清零復(fù)飛的過程了。

視頻剪影：

阿聯(lián)酋的軌道器坐的是日本的導(dǎo)彈……啊不，火箭上的天。

毅力號這個名字讓我這個英語沒過6級的丈育總覺得有點像勇氣號，事實上這倆英文單詞完全都不一樣，只不過個人覺得都差不多區(qū)別不是很大。

《樂》

歐空局還是一如既往的拉跨

天問一號的軌道器的造型是一個六邊形，塞滿了設(shè)備，我想這次任務(wù)的設(shè)計理念一定是要一次多帶然后完成多任務(wù)量大管飽一次玩夠

然后說到火箭就是大篇幅的講長五了，這里可以看到廠房內(nèi)部的中國風(fēng)格，一眼就能看出是中國，懸掛的橫幅簡直不要太真實，體質(zhì)內(nèi)工作的各位一定非常熟悉這個畫風(fēng)，到處都有橫幅，就算到天涯海角也能看見，反正我一看這個畫風(fēng)瞬間就感覺爺青回了。

然后整個紀錄片第一集后半部分就都在講17年以后長五的清零和試車了，總之大體講明白了之前故障的原因是由于液氧泵故障的這么一個事實，至于為什么要花費半集的篇幅講就不太清楚了，個人認為這種大火箭確實即使制造困難依舊還是需要去嘗試的，不為什么，就是必須要有，哪怕很老套有歷史的厚重感也必須得有。說個名字各位就能明白原因了，螢火一號，當時和俄羅斯的福布斯－土壤號一起坐的是天頂號火箭（能源號助推器，不是質(zhì)子號），然后就沒有然后了。因為火星探測器的發(fā)射窗口周期長，所以探測器并沒有備份，現(xiàn)在的天問一號也是一樣，沒有嫦娥四號那樣的備份可以使用，僅存地面仿真測試實體，這點和安225有點像，沒了就是沒了，基本不會有第二個。

所以這一等就是接近十年，這次的企盼和期待我懂。所以才需要一次完成繞落巡三步，其中的難度可想而知，但是即便如此也要做到，這就是中國航天人永不言敗迎難而上的不屈斗志。

第二集開始就講了人類觀測火星的歷史，從伽利略時代到十九世紀，然后就是水手四號水手九號維京一號維京二號，這些對于熟知天問歷史的我們來說是耳熟能詳，但是對于一般人來說講述這段探測史是相當有意義的。然后就是開始講天問一號的測控和定位。天問一號除了依靠測控定位外還依靠星空進行光學(xué)定位，這是非常有前瞻性的實驗，顯然是為未來的天問任務(wù)提供基礎(chǔ)。而且它可以根據(jù)敏感器（可以理解為長焦鏡頭，高倍望遠鏡）上成像的大小判斷與火星的距離，是一種非常新的自主導(dǎo)航技術(shù)。

然后就開始講無線通信基本原理了，主要是提到了高增益定向天線的無線電波束和低增益天線的傳輸速率的基本原理以及通訊時延的基本概念。在高時延通訊的前提下，為了消除長距離航行的誤差，在天問一號的任務(wù)中，探測器普遍比以前的探月器更加智能。然后就是軌道誤差產(chǎn)生的諸多原因中選擇了光壓這個概念來講解，并且提到了在修正軌道誤差時會將不同的姿態(tài)發(fā)動機分別進行測試。

在深空高速運行的航天器與地面通信需要使用高增益天線的定向波束，而且必須要打提前量，接收則需要滯后量。同時為了保證接收效果地面站需要大口徑天線/天線陣保證最低的接收能力。這個咱需要簡單解釋一下，因為探測器的電源限制（太陽能板面積有限，而且距離太陽越遠光照強度越低）所以下行信號的強度不可能太強，尤其當定向性強的高增益天線無法使用時小尺寸定向差的低增益天線的信號更微弱，所以需要地面站有很大的口徑保證接收能力，但是對于地面發(fā)射功率不受限制的上行信號就沒這個必要準備非常大的接收天線了。過去在螢火一號發(fā)射的時候我們沒有足夠滿足需求的地面站，所以對于整個任務(wù)來說其實當時也并沒有太高的預(yù)期。這就相當于買了手機之后你發(fā)現(xiàn)你沒卡，家里也沒WLAN，所以基本上屬于沒啥用的一個狀態(tài)。當然你和你朋友出門的時候蹭車蹭熱點也總比沒有強，但是總體來說和自己有車有5G套餐和有WLAN是兩個狀態(tài)，明白這點就好了。

然后就是星載計算機會受到宇宙射線干擾的問題了，這個問題和咱一般的思路還真不一樣，面對粒子翻轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致計算機儲存器數(shù)據(jù)錯誤的情況，天問一號沒有糾結(jié)抗干擾抗射線能力，而是直接選擇了三選二設(shè)計，這個設(shè)計很工業(yè)也很EVA，反正咱是一看就樂了。

然后就是接近火星并等待第三集了。

人類早期通過望遠鏡觀察火星表面確實能看到非常詳細的地表信息，十九世紀通過觀察火星沖日就可以繪制火星地圖了。

天問一號造型

天問一號回望地月系

順便扔了個無線相機拍了個自拍，注意這個分離相機A，后面要收flag

探測器它自己知道自己在什么位置，在太空中不靠指南針也不靠北斗，靠的是地球的測控與星圖光學(xué)定位。

無線電的基本原理，全向天線與定向天線的區(qū)別這個家用的話可以這么理解，全向天線就是普通的無線局域網(wǎng)或者手機信號，基本上從各個方位來的信號都能被有效接收，定向天線的話參考電視天線尤其是衛(wèi)星電視天線，需要非常精確的對著信號源才能接收到信號，如果方向跑了是沒法正常接收信號的。

天線（射電望遠鏡）也好光學(xué)望遠鏡也好，口徑才是正義，越大口徑的設(shè)備效果越好，在這基本是不變的真理。

這些個天線/天線陣都是近些年發(fā)展的，喀什的這個夜空真的不錯，有空應(yīng)該去看看。

阿根廷這邊也有天線可以使用，有這三個點在可以保證與探測器的不間斷通信與測控

一般的航天計算機運算性能都非常弱，但得益于可靠的低制程結(jié)構(gòu)，抗宇宙射線的能力卻比較強。越是先進的新制程的處理器越容易受到干擾出現(xiàn)運算錯誤，當然了這個也和流水線長度和加工工藝有關(guān)。

這個三選二的設(shè)計不僅在EVA中，實際上在工業(yè)中也很常見，對于一些不可靠的控制點來說表決式設(shè)計是非常有效的控制風(fēng)險的方法，而設(shè)計正確產(chǎn)品可靠的基本思路也是完全沒毛病的，因此整體來說對于天問一號的設(shè)計方面我個人認為是相當正確的。這個在后續(xù)的篇幅中也能體現(xiàn)。

第三集開局講的是探測器實現(xiàn)近火制動和被捕獲，這里其實有個非常重要的一點就是一定要讓各位知道的一個道理就是宇宙中沒有非常方便就能踩剎車的摩擦阻力，幾乎可以忽略。所以要讓航天器減速就必須使用推進器也就是消耗燃料使用發(fā)動機，至少對于天問一號來看在彈弓效應(yīng)不起作用（遠大于火星的逃逸速度）的情況下是唯一有效的加減速方法。在天問一號到達火星的時候時機特別不好，測控和通訊都不起作用，所以整個過程其實是探測器自己單獨完成的。而且在減速過程中太陽能板和定向天線要調(diào)整姿態(tài)抗沖擊，所以整體來說是屬于一個盲人瞎馬的狀態(tài)吧。然后在決定了是環(huán)繞火星還是飛掠火星的制動結(jié)束后自然是準備變軌，這里就提到了軌道傾角和遠火點機動的概念，首先從轉(zhuǎn)移軌道進入環(huán)繞軌道后探測器軌道和火星公轉(zhuǎn)軌道平面是一致的，這里為了實現(xiàn)探測器的功能需要轉(zhuǎn)移到垂直于公轉(zhuǎn)軌道的極軌道（實際上是橢圓停泊軌道）上，這個時候由于火星的自轉(zhuǎn)探測器就能實現(xiàn)對火星的全球探測。

然后這里又開始講解了火星的參數(shù)，以及火星的形成學(xué)說和地質(zhì)活動與演化。然后是火星探測任務(wù)的現(xiàn)場選址，考慮到這次是第一次也是有史以來第一個一次完成繞落巡的任務(wù)所以還是得謹慎一些，所以后半部分基本都是在圍繞選址展開了，然后就到了死亡九分鐘請聽下回分解了。

整個近火制動過程基本都是探測器自己決定的，但是它做到了。確實很不容易

減速過程中天線和太陽能板是要抗沖擊的，所以高增益天線肯定是不能用了，不過電力供應(yīng)還可以靠電池

燃料儲罐的話帶了兩噸多的燃料，而且發(fā)動機的話除了一個3kN主發(fā)動機以外還有8臺120N發(fā)動機和12臺25N發(fā)動機，屬實火力不足恐懼癥晚期了。

這里的這個畫面可以看到科學(xué)院用的是HP的顯示器

除了聯(lián)想以外部分單位也有用清華同方的，這個不錯。

這些年國內(nèi)興建了不少大鍋蓋天線，性能非常好，所以執(zhí)行火星任務(wù)是有保障的。

考慮到蘇聯(lián)和歐空局探火著陸都是失敗，所以降落前多觀察現(xiàn)場狀況確實也很正常，沒啥可說的。

雖然這樣看來紀錄片的節(jié)奏比較慢，但是確實在半集圍繞一個事件展開能給普通觀眾帶來更多的信息，所以個人認為這樣安排還是很有用的。 第四集開局就講了火星環(huán)境對于降落的險惡，引出了地面模擬實驗測試對降落的意義，以及不斷在線進行的算法迭代?；鹦擒囋诘孛嫔嫌幸槐纫或炞C用車，但是也僅限于此，如果這次降落失敗不會發(fā)備份上去而是會重新設(shè)計。而如果成功了那么下次再去火星就是取樣返回了。

然后就是恐怖的九分鐘和攻角等概念了，最大化利用氣動減速，這里還提到了聲障的概念，為了避免聲障對姿態(tài)造成不利影響，需要在超聲速（火星聲速約230m/s）階段就開傘，對開傘的條件提出了很高的要求，因此對于攻角回零也需要有要求。而中國人在解決這個問題時真的是用到了令人上天的操作，這個一會看圖說話。

然后就是繼承了嫦娥的機動懸停避障操作了，總之天問一號降落的很成功。然后就是一大堆科學(xué)探測載荷的講解，這個具體講解各位可以看圖，不多說?？傊蝿?wù)很成功，我們都可以看到未來對于火星的探索成果。

前期工作的仿真算法優(yōu)化，這里沒想到吧上位機還在用XP，不過也沒什么畢竟我家也是如果有條件電腦里也會裝著XP的，可靠。

再次鞭尸歐空局，所以說發(fā)的快不一定贏，不砸地下才是成功

火星的夕陽是藍色的。很凄涼

著陸火星的過程中需要有一個攻角實現(xiàn)氣動減速，但是開傘又需要攻角歸零，如果傘不開或者開了但是沒完全開那么整個著陸還是失敗的

為了完成攻角回零配平工作，美國的探測器會扔掉150kg的配重（火星：你禮貌嗎？）

而中國人永遠不會讓你失望，什么叫師夷長技以制夷啊，你獵鷹有柵格翼，我們天問也有配平翼，這就叫令人眼前一黑的操作。

總之著陸很成功

空間技術(shù)研究院用的是WIN7

總之著陸確實很順利就是了，火星車狀態(tài)良好

然后就是各種科學(xué)載荷介紹了，不多說，看圖

能探測一百米下氮磷鉀（不是）

激 光 武 器（確信，脈沖激光器功率不低）

順帶還帶了指南針探測局部磁場

甚至還帶了冰敦敦和自拍相機

總之整車的參數(shù)相當不錯，考慮到載荷的重量所以能有現(xiàn)在這個狀態(tài)屬實相當不錯。比勇氣號當年的各種參數(shù)（包括太陽能板之類的物理硬件）可是強多了。主要采用成熟的降落方式也能避免無用載荷的存在，確實時代在進步。

第五集的話其實我個人認為這個主要還是挑亮點講吧，信息量挺大的，祝融號火星車有相當不錯的黑科技，而且由于有前車之鑒，所以從設(shè)計階段就采取了很多優(yōu)化改良措施避免犯同樣的錯誤。比如最簡單的太陽能板吧，雖然火星車沒有帶著反應(yīng)堆上火星，但是依然采取了相當大的優(yōu)化改良措施來改良火星車提升壽命。

雖然火星車沒有風(fēng)扇也沒有刷子，但是仍然可以在當太陽板有大量灰塵的時候把沙塵抖掉，通過鍍膜材料降低灰塵的附著力就可以做到。

祝融號還采用了主動懸架系統(tǒng)，不僅類似合金彈頭里的戰(zhàn)車一樣可以趴下，甚至還可以爬行和翹輪，6×6+六輪轉(zhuǎn)向也讓它可以斜著走不破壞土壤附著力更容易爬坡（可以爬30度斜坡）。我在懷疑這玩意在極端條件下能不能跳。

雖然沒帶反應(yīng)堆，但是卻直接應(yīng)用了蔬菜大棚的原理收集太陽光集熱

而且還穿了氣凝膠保溫

我覺得這東西如果用在工業(yè)上給管道保溫應(yīng)該相當不錯。

而且火星車還能自動導(dǎo)航實現(xiàn)路徑規(guī)劃，在沒有地面指令的情況下相當好用，降低閑置時間縮短決策周期?？梢宰尰鹦擒囋诘却欣^信號的過程中自主決定行動，個人認為真的是人工智能在科學(xué)探測的實戰(zhàn)案例。

至于火星軌道中繼為何不能24小時值守主要問題果然還是在于這個探索使命的存在，天問一號軌道器沒辦法像鵲橋一樣在L2附近待命所以間斷通信是很要命的，火星車在面對任務(wù)指標的時候必須有自行決斷的能力以提高行進效率。所以說整體來說咱得承認祝融號干得不錯，第一次來就已經(jīng)相當成熟了。

順帶說下這個命名，好家伙楊柳青都有了是不是再過一會就能到軍糧城啊

順帶天問一號總是驚喜不斷，今年年初除了展開了額外的傳感器以外還又放出來了一個相機進行了人類有史以來第一次的軌道器與火星的合影，不得不說屬實很到位了。

然后沒有了，謝謝朋友們！

PS：對航天器發(fā)射感興趣的各位不妨嘗試關(guān)注邢博士的“小火箭”公號，關(guān)于人類航天探測的歷史以及基本科學(xué)概念都有詳細的講解。

最后是對片子感興趣的各位朋友，可以移步央視CNTV或者B站等平臺觀看：你好！火星（BV1GY4y167LP）