Уникальность миссии «Тяньвэнь-1» в ее сложности – одновременно к соседней планете летели орбитальный аппарат, посадочный модуль и исследовательский марсоход. Полная масса всей перелетной конструкции «Тяньвэнь-1» составляла пять тонн.
Таким образом, Китай стал второй после США космической державой, сумевшей доставить на планету марсоход и первой, которой удалась столь сложная, «тройная» миссия.
Мягкая посадка на Марс всегда представляет собой сложнейшую инженерную задачу. Ранее космические эксперты оценивали вероятность успешной посадки данного аппарата всего в 50%. Но успехи последних лет по отправке на Луну орбитальных зондов и ровера дали китайским ученым уверенность в успехе сложной тройной миссии на Марс.
Отправка на Марс космических аппаратов сопряжена с трудностями: расстояние между Землей и Марсом колеблется от 55 млн км (когда обе планеты находятся по одну сторону от Солнца) до 400 млн км (когда Солнце находится между ними). Наиболее удобное время для запуска наступает во время сближения планет. Такие периоды происходят примерно раз в два года и длятся около трех месяцев. В 2020 году этот момент пришелся на июль, что и определило время запуска космического корабля к Марсу.
Около половины всех полетов к Марсу были неудачными. Даже если удастся вывести корабль на верную траекторию и поддерживать его работу в течение многомесячного полета, далеко не факт, что в конце пути аппарат окажется на орбите Марса и, тем более, на поверхности.
Особые проблемы возникают из-за марсианской атмосферы, которая разряженная и в основном состоит из углекислого газа (порядка 95,3%), в малых количествах присутствуют азот (2,7%), аргон (1,6%) и кислород (0,13%). Температура на поверхности планеты колеблется от -153 (зимой) до +20 (летом) градусов Цельсия. Характерны резкие перепады температуры в течение суток: днем +20, ночью -90 градусов.
Космический аппарат был запущен ракетой Long March 5 в конце июля 2020 года. Миссия достигла орбиты Марса в феврале следующего, и последние три месяца орбитальный аппарат производил фотографирование планеты, выбирая подходящую точку посадки.
Процесс посадки на Марс очень сложен. Поскольку плотность атмосферы Марса составляет всего 1% от атмосферы Земли, при посадке спускаемого аппарата возникает малое атмосферное трение, которое замедляет скорость космического корабля при спуске.
Но посадочному модулю с марсоходом удалось осуществить сложный спуск, используя аэродинамическое торможение, парашют и реактивные двигатели мягкой посадки.
Марсоход будет координировать исследования с орбитером – космическим кораблем, который остался на орбите. Ни одна межпланетная миссия не строилась ранее таким образом. Это существенный технический прорыв китайских ученых.
Всего в составе миссии 13 научных приборов – семь на борту орбитера и шесть на ровере. Орбитер имеет в составе две камеры, радар для изучения поверхности, спектрометр для изучения ее минералов, магнитометр, анализатор частиц и ионов. На борту ровера две камеры, радар, детектор магнитного поля и метеорологический монитор.
В задачи марсохода входит изучение грунта и скальных пород планеты, поиск следов воды и льда под поверхностью. Он оснащен измерителем магнитного поля и наземным зондом, а также устройством, которое может обнаруживать воду и лед на глубине до 100 метров под поверхностью. Кроме того, предполагается отработка технологии, связанной с отправкой в будущем на Землю собранных на поверхности образцов.
Будущая колонизация Марса требует заправки топливом на обратную дорогу, чтобы люди могли вернуться на Землю. Доставка топлива и кислорода с Земли на обратный рейс слишком дорога. По новой концепции можно создать ракетное топливо непосредственно на Марсе, при том можно будет использовать использовать три природных ресурса Красной планеты: углекислый газ, солнечный свет и замороженная вода
