天問一號火星探測器發回了地月合影，地球和月球都呈“月牙”狀，因為天問一號的軌道使它回望地球時，視角大約位於地月晨昏線附近，那看到的明亮和黑暗就是一半一半。

回望地球大約是深空探測器都會進行的操作，並不是因為留戀等等，當然也有這方面的意圖，但更主要的是為了提前測試攝像儀器，若發現問題能提前處理。NASA的噴氣動力學實驗室也曾在旅行者1號跨越木星軌道的時候讓它回望地球，拍攝到的地球就像天上的一顆星星一樣，只是一個小亮點；他們也曾在火星上拍攝星空，拍攝到地球，也只是一個泛藍光的小亮點。

天問一號在7月23日，由長征五號在文昌發射成功，發射後半個多小時天問一號的速度、軌道引數就已經達到了設計需求，星箭分離將探測器送入了轉移軌道，踏上了漫漫奔火的歷程，而火星距離地球很遠，飛到火星還需要至少6個月的時間，畢竟天問一號的一個重要作用是繞火，需要在火星軌道高空探測火星，這時回望地球拍攝影像一是為中國跨越近地到深空探測這個歷程留念，另一方面就是測試相關的裝置，如有問題早點處理。

天問一號是迄今最大火星探測器之一，期望一次性實現火星的在軌（繞）、登陸（落）、火星車巡視（巡）探測，所以探測器分為3級構造，一個在軌器充當高空探測和訊號中繼的任務，登陸器主要實施軟著陸，但也配備著攝像儀器可以監測火星車的狀態和執行姿態，最後是和登陸器活動連線的火星車，登陸成功後即被釋放，展開火星表面的巡視探測，可以近距離觀測地表，且探索的範圍比較大。因此天問一號的構成複雜、體積比較大、總重量也比較高，繞落巡是美國也沒搞過的，不過它們早期發射了不少火星探測器，高空探測和訊號中繼已經有探測器承擔因此不需要另外發射。

但相比地球和月球，探測器畢竟小，還是在120萬公里（大約3個地月距離）的地方回望地月系統，探測精度已經很差，看到的地球和月亮都很小，主要就是拍攝地球和月球的影像和實驗器材，這時天問一號的軌道平面使其觀測角度大約在地月晨昏線附近。地球月球本身使不發光的，之所以能拍攝到明亮的地月主要是因為太陽向它們輻射著強烈的光照，這時天問一號觀測視角處於晨昏線附近，那當然只能看到一半的地球一半的月球。若它完全執行到地球月球受光照的那一面，那拍攝到的將是“滿月”、“滿地”。

這就是空間位置的關係，就像地球上時常發生日食月食一樣，是因為恰當的角度剛好使太陽被月球擋住、或者月球被地球擋住的事情。太陽系是三維立體的，時刻保持著相對運動，再過段日子天問一號回望地球時將是另外的景象。

這個問題看上去比較費解，實際上我們稍加思考便能達到答案。我們理解了月球為什麼有時是月牙，也就理解了為什麼天問一號拍攝的地月合影也是月牙。

我們在地球上看月球時，月球會呈現週期性的形狀變化，我們稱之為月相。

產生這種現象的原因是因為月球圍繞地球做著週期性運動，運轉週期為28天左右，我們能夠看到月球是因為月球反射了太Sunny，夜晚地球沒有太Sunny照射，我們可以清楚的看到月球的形狀，有時在白天我們也能看到月球。

月相從新月到滿月再到新月的過程，實際上就是月球與地球、月球與太陽之間兩條連線的角度變化導致的。

當月球剛好處於地球和太陽中間時，兩條連線之間夾角為0度，月球被照亮的半球正好背對我們，所以我們看不到月亮，或者只能看到一個小小的月牙。

當地球在月球和太陽中間時，兩條連線之間夾角為180度，月球被照亮的半球正好面對我們，我們就看到了滿月。

其他的時候由於角度在0到180度之間變化，我們只能看到月牙或者大半個月亮。

天問一號在拍攝地月合影時，已經距離地球120萬公里了，月球距離地球40萬公里左右，此時天問一號基本已經脫離的地球的引力。

天問一號和地球之間的連線(AB)與天問一號和太陽之間的連線(AC)存在著某個角度，按照地球上看月亮的原理，我們就可以理解為什麼是月牙了。

從拍攝的圖片來看，我麼可以想象太陽的位置應該在圖中下方，然後AB和AC之間的夾角應該大於90度，小於180度，呈現一個鈍角，所以我們看到的是月牙。

由於距離足夠遠，地球和月亮的位置就不存在太大的差別，所以看到的都是月牙，但是仔細觀察的話，月球的月牙更大一些，更接近半月。

看似難以理解的問題，結合地球上月相的理解就變得簡單了。

中國的火星探測器天問一號如今正在趕赴火星的過程中，發射於7月23日的它如今已經飛行了一段時間，據國內多家媒體轉載國家航天局的訊息稱，在8月2日7時整，中國首次火星探測任務天問一號探測器3000牛發動機開機工作20秒，順利進行了第一次軌道中途修正，繼續飛向火星。之所以要對其修正，是因為在探測器飛行的過程中，由於飛行速度和飛行方向上可能會出現的偏差，因此就要定期對其飛行姿態和狀況進行糾正，這個任務由天問一號上攜帶的多個小發動機來完成。

訊息還透露目前天問一號上面各項裝置執行正常，今後他還要繼續飛行近7個月的時間，穿越4億多公里的征程，在明年2月份到達火星。

今年的7月23日下午4:26，長征五號火箭託舉著天問一號從海南文昌發射場順利升空，發射36分鐘之後就進入地球至火星的轉移軌道，該軌道還被稱為霍曼轉移軌道，它是航天器進行行星探索時從一顆行星去到另一顆行星所需能量最少的軌道，被認為是太陽系星際旅行的“高速公路”。

不過，航天器發射後想盡快進入霍曼轉移軌道可並不容易，因為它需要達到較大的速度才能進入，首先必須要超過第二宇宙速度（每秒鐘11.2公里），克服了地球的引力才能進入這條軌道，這需要大推力火箭才能辦到，好在長征五號的推力足夠大，持久度足夠強，才把天問一號直接送入了霍曼轉移軌道。

本質上講霍曼轉移軌道是一條繞太陽公轉的橢圓軌道，它與地球、火星的公轉軌道相切，遠日點比火星軌道距離太陽要遠一些，這樣航天器才能再到達火星軌道時被火星引力捕獲，從而圍繞火星執行。那麼既然這條軌道是圍繞太陽公轉的軌道，就說明它的速度不會超過第三宇宙速度，因此天問一號的速度也不會超過每秒16.7公里（以地球為靜止參照物的速度）。

7月24日晚22時24分，天問一號上攜帶的火星磁強計開機測試。透過對加電測試後下傳的科學資料、工程引數和遙測資料進行了判讀，火星磁強計工作正常，各項資料符合預期，該裝置由中國科學技術大學張鐵龍團隊研製。

7月27日的時候，天問一號在距離地球120萬公里處回望家園，拍下了地月合影的照片，二者均呈新月狀，在太陽系中結伴而行。

目前天問一號正在地火之間的“高速路”上狂奔，明年2月份天問一號將執行到火星軌道，與剛好行進到這裡的火星相遇，從而被火星引力捕獲，圍繞火星執行，不過在這之前，天問一號還要進行一次或幾次的加速過程，因為太陽的引力會不斷降低它的速度，在其到達火星軌道附近時，如果低於火星的行進速度，那麼就無法很好地被其捕獲，所以它還需要多次調整速度、方向和姿態，才能順利地被火星捕獲並圍繞其執行。

被火星引力捕獲之後，天問一號將圍繞火星執行兩個月左右的時間，這期間它將調整軌道並選擇確認火星上的降落地點，釋放著陸器到火星表面，這期間會有一個降速過程，進入火星大氣層後還會有降落傘和反推發動機減速，確保著陸器平穩安全地降落到火星表面，然後著陸器再釋放火星車，就可以在火星表面巡視探測了。

參考資料：

《中國青年報》8月2日文章《中國探火最新訊息：天問一號完成第一次軌道中途修正》