定了，“天问一号”去火星！(3)

1.一枚强大的火箭。这就是中国目前现役最强的长征5号火箭。中国新一代大型火箭长征5号在 2016 年发射成功，它是中国未来 20 年内大型航天任务的主力，足以满足大型轨道器、着陆器和巡视器组合的火星探测任务发射需求。它的地火轨道转移能力在5-6吨级别。
2.时间窗口。如上图所示，地火之间大约每780天才距离接近一次，叫做会合周期，这也成为了探测火星的时间窗口。在二者会合之前数月，火星探测器要从地球出发，经过6-11个月的太空旅程，最终抵达火星附近。比如，2020年这一次探测机会就在7月左右，数月后地火会合。
3.轨道设计。由于人类火箭依然只能局限于化学燃料,能力有限。探测器飞往火星之旅只能选择一个叫做"霍曼转移"的方式，一种变换太空船轨道的方法，或它的略微改进版方式——"快速合点航线"。但这个过程耗时普遍在6-11个月不等，远远长于地月之间的3天左右。同时，这些线路会受到太阳系内多个天体的扰动，还有太阳风、空间辐射等的复杂影响。此外，火星与地球并不处在同一平面内。深空探测任务往往"失之毫厘，谬以千里"，轨道设计难度可想而知。

一次标准的霍曼转移轨道（图自：《下一站火星》）
在飞行过程中，探测器总体上要经过两次加速：一次加速摆脱地球进入地火转移轨道，另一次加速赶上火星环绕太阳轨道。由于火星引力加速的影响，为切入环绕火星的轨道，探测器反而需要减速制动。
探测器达到火星附近后，需要被火星引力俘获。相比较地球而言，火星只是个小不点，质量仅有地球的10.7%，引力影响范围很小，这要求探测器必须精准切入环绕火星轨道。同时，必须拥有强大的变轨能力，能完成改变轨道、大幅增加燃料需求。
为给着陆器留足着陆窗口，探测器需要整体切入环绕火星轨道，再让着陆器择机着陆，这个入轨难度进一步提升。
4.需要复杂通讯设施。火星探测任务非常遥远，且与地球通信时间极其宝贵，这要求地球上必须有全天域覆盖的强大深空通讯网络。目前我国的深空探测天线站佳木斯站、喀什站等都在建设或升级中，海基航天测量船“远望系列”的更新，天链系列卫星的建成和海外测控站的积极建设，中国将逐渐拥有在地球和宇宙之间近乎无死角的深空通信能力。