文/ 幻棠

水手4號(hào)火星探測(cè)器

即使在相距遙遠(yuǎn)的地球，我們也能用肉眼分辨出火紅色的火星。這顆紅色的星球引發(fā)了人類無(wú)數(shù)的幻想，最有名的就是把它想象成脾氣暴躁、非常好戰(zhàn)的“戰(zhàn)神”。人類對(duì)火星充滿了好奇，這些好奇心驅(qū)使人類一有機(jī)會(huì)，就會(huì)對(duì)火星進(jìn)行探索。

如今，經(jīng)過(guò)幾十年的積累，火星周圍和地面上都有了人類派去的“使者”。這些作為“人類使者”的火星探測(cè)器不負(fù)使命，大大提高了人類對(duì)火星的認(rèn)識(shí)。人類漸漸發(fā)現(xiàn)，火星是一顆特別值得去探索和深入研究的星球。

開(kāi) 端

1962年蘇聯(lián)發(fā)射的火星1號(hào)探測(cè)器被公認(rèn)為是人類嘗試邁向火星的第一步?？墒?，雖然火星探測(cè)器起步于蘇聯(lián)，但是發(fā)射火星探測(cè)器成功率最高、取得成果更多的卻是美國(guó)。

火星探測(cè)器一般有兩個(gè)組成部分，一部分是軌道器，即進(jìn)入火星軌道，從上方掠過(guò)火星或者成為火星的人造衛(wèi)星的部分；另外一部分是著陸器，顧名思義是降落在火星表面，可以在火星表面進(jìn)行探測(cè)的儀器，這部分探測(cè)儀器現(xiàn)在都設(shè)計(jì)成可以在火星表面進(jìn)行移動(dòng)的樣式，成了一類火星車。因?yàn)橹懫鲗?duì)技術(shù)要求較高，所以在冷戰(zhàn)時(shí)期，首批發(fā)射到火星的探測(cè)器大部分都是軌道器，比方說(shuō)美國(guó)最開(kāi)始發(fā)射的水手系列。

1962年美國(guó)開(kāi)始實(shí)施水手計(jì)劃，于1964年先后向火星發(fā)射了兩枚探測(cè)器，“水手3號(hào)”和“水手4號(hào)”。1964年11月5日美國(guó)的第一枚火星探測(cè)器“水手3號(hào)”發(fā)射升空，但很不幸，這枚探測(cè)器由于偏離軌道而發(fā)射失敗。1964年11月28日，另一枚“水手4號(hào)”發(fā)射升空，在1965年7月14日在火星表面約1 萬(wàn)千米上空掠過(guò)火星，傳回了21 張火星照片。這是第一個(gè)成功到達(dá)火星并傳回?cái)?shù)據(jù)的探測(cè)器。

1969年，美國(guó)又向火星成功發(fā)射了“水手6號(hào)”和“水手7號(hào)”。它們成功對(duì)火星大氣成分進(jìn)行了分析，并向地球傳送了大量照片。水手系列當(dāng)中最成功的莫過(guò)于1971年11月13日到達(dá)火星的“水手9號(hào)”?！八?號(hào)”首次成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道，第一次向人類展現(xiàn)了火星的全貌。

在火星軌道探測(cè)器接連取得成功之后，美國(guó)開(kāi)始發(fā)射帶有著陸器的火星探測(cè)器，來(lái)探尋火星上的生命跡象。這就是較為著名的“海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”。“海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”著陸器分別于1976年7月20日和1976年9月3日與軌道衛(wèi)星分離，在火星表面成功著陸。兩者的主要探測(cè)目標(biāo)相同，研究火星溫度、磁場(chǎng)風(fēng)速、風(fēng)向和x 射線光譜。

發(fā)射前接受測(cè)試的“水手4號(hào)”

“海盜號(hào)”火星探測(cè)器攜帶的著陸器

盡管這兩枚探測(cè)器造價(jià)昂貴，但是兩者傳回的火星信息也最多?！昂１I1號(hào)”不僅發(fā)回了火星周圍環(huán)境全彩色圖，告訴我們火星的天空是桃粉色的，而且它還拍攝到了一張酷似人臉的火星地表照片。而“海盜2號(hào)”除了完成自己的主要任務(wù)，進(jìn)行火星地貌和火星環(huán)境勘測(cè)之外，還意外地記錄到了一次火星地震，提供了非常珍貴的火星地震數(shù)據(jù)。不過(guò)，“海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)火星上有任何生命跡象。

“海盜1號(hào)”軌道衛(wèi)星一直運(yùn)行到了1980年，著陸器則一直工作到了1982年。“海盜2號(hào)”軌道衛(wèi)星持續(xù)工作到1987年，而著陸器在1980年就停止了工作。

續(xù) 曲

上世紀(jì)60 ～70年代火星探測(cè)的成功，使得美國(guó)在全球航天界名聲大噪。進(jìn)入90年代，美國(guó)又開(kāi)始續(xù)寫它的火星探測(cè)神話。

1996年11月7日，美國(guó)著名的火星探測(cè)器火星全球勘測(cè)者發(fā)射升空，這枚火星探測(cè)器經(jīng)過(guò)10 個(gè)月的飛行，在1997年9月11日成功進(jìn)入環(huán)繞火星的運(yùn)行軌道。

“海盜2號(hào)”拍攝的火星表面

“火星全球勘測(cè)者”攜帶有7 臺(tái)先進(jìn)的科學(xué)儀器，能夠獲得火星表面的高分辨率圖像，可以更精確地對(duì)火星的地貌、火星重力場(chǎng)，以及火星環(huán)境大氣成分進(jìn)行分析。這個(gè)火星探測(cè)器取得了巨大的成功，它向地球發(fā)回了幾千幅火星地表圖像，并且對(duì)火星表面進(jìn)行了2700 萬(wàn)次海拔高度測(cè)量，所獲得的火星信息比之前所有火星探測(cè)器全加起來(lái)還要多。

由此，我們開(kāi)始知道，很久很久之前，火星上也曾存在過(guò)海洋，知道現(xiàn)在這顆紅色星球上有坑洼和丘陵，海盜1號(hào)拍攝的“火星人臉”只不過(guò)是一座小山，知道火星上有相當(dāng)于南大西洋那樣大的風(fēng)暴……這個(gè)優(yōu)秀的火星探測(cè)器超長(zhǎng)服役了10年。后來(lái)，因?yàn)槌霈F(xiàn)電池故障，“火星全球勘測(cè)者”逐漸與地球失去聯(lián)系，于2006年11月5日終結(jié)了它神圣的使命。

利用“火星全球勘測(cè)者”發(fā)回地球的海量圖像和詳細(xì)數(shù)據(jù)，科學(xué)家繪就了火星的一幅全球地形圖。這為后來(lái)美國(guó)再次成功發(fā)射火星探測(cè)器做了一個(gè)非常好的鋪墊。

如果說(shuō)地球上出現(xiàn)輪子代表了人類文明的一次飛躍，那么，火星上的人類探測(cè)器有了輪子則顯示了人類太空探索技術(shù)的又一次飛躍。裝備了6 個(gè)輪子的索杰納號(hào)火星車就是此次飛躍的杰出代表。

索杰納號(hào)火星車是1996年12月4日美國(guó)發(fā)射的火星探路者號(hào)探測(cè)器所攜帶著陸器的重要組成部分，是人類送往火星的第一部可以從地球進(jìn)行遙控的自主式機(jī)器人車輛， 僅一個(gè)微波爐般大小。它于1997年7月4日在火星表面著陸成功。

每天不斷向地球傳送圖像、匯報(bào)火星天氣情況，并能夠在一定范圍內(nèi)自由活動(dòng)的索杰納火星車使人類對(duì)火星環(huán)境有了更加全面細(xì)致的了解。它對(duì)火星的巖石和土壤的探測(cè)結(jié)果證實(shí)，火星歷史上的確曾發(fā)生過(guò)特大洪水，還發(fā)現(xiàn)火星的巖石成分與地球的類似。

火星全球勘測(cè)者

值得一提的是，索杰納火星車的原設(shè)計(jì)壽命只有7 天，而它卻奇跡般地工作了3 個(gè)多月，帶給了人類一個(gè)大大的驚喜。

新 篇

火星探路者軌道衛(wèi)星和索杰納火星車在1998年各自結(jié)束了火星上的考察使命。進(jìn)入新世紀(jì)，取而代之成為新一代軌道衛(wèi)星的火星探測(cè)器，是2001年美國(guó)成功發(fā)射的火星奧德賽探測(cè)器。

在廠房中的“火星探路者”

“火星探路者”拍攝到的在火星上的索杰納火星車

火星奧德賽探測(cè)器是21 世紀(jì)初美國(guó)火星發(fā)射任務(wù)的“大手筆”。最初在原計(jì)劃中，火星奧德賽探測(cè)器也分軌道器和著陸器兩部分，但因前兩次火星探測(cè)任務(wù)接連失敗（1998年12月火星氣候軌道器發(fā)射失敗，1999年1月火星極地登陸者發(fā)射失敗），打擊了美國(guó)人的信心，著陸器暫時(shí)被取消。因此，火星奧德賽探測(cè)器沒(méi)有著陸器，只有軌道衛(wèi)星部分。

環(huán)繞火星軌道運(yùn)行的“火星奧德賽”的主要任務(wù)是研究火星結(jié)構(gòu)，尋找水與火山活動(dòng)的跡象，并檢測(cè)星際致命輻射水平，從而為下一步太空探險(xiǎn)鋪平道路?！盎鹦菉W德賽”最重要的成果是發(fā)現(xiàn)了火星表面有豐富的水冰。

為彌補(bǔ)火星“火星奧德賽”沒(méi)有著陸器的缺憾，繼續(xù)火星地面考察工作，美國(guó)在2003年啟動(dòng)了“火星探測(cè)漫游者”計(jì)劃，先后將“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”兩輛火星車送往火星。

“勇氣號(hào)”在2003年6月10日發(fā)射升空，于2004年1月3日在火星表面著陸。這部火星車已在2011年3月22日與地球失去聯(lián)系。漫游者計(jì)劃的另一部火星車——機(jī)遇號(hào)在2003年7月7日發(fā)射升空，2004年1月25日成功降落在火星表面，超期服役14年，于2018年與地面失聯(lián)。

“機(jī)遇號(hào)”和“勇氣號(hào)”兩輛火星車為我們帶來(lái)了豐碩的研究成果。它們進(jìn)一步分析了火星的土壤成分，發(fā)現(xiàn)在火星土壤當(dāng)中僅有2%的水和空氣，其他98%都是礦物質(zhì)和金屬，而且，還在土壤中首次探測(cè)出了可能源自火星遠(yuǎn)古火山噴發(fā)而產(chǎn)生的鎳和鋅元素……

結(jié)合之前火星探測(cè)器的所有成果，火星的歷史畫卷也慢慢在人類面前展開(kāi)：火星在遠(yuǎn)古時(shí)期曾經(jīng)擁有溫暖潮濕的環(huán)境，但火星的海洋和湖泊卻不像地球上的水體一樣溫和，而是呈強(qiáng)酸性，在這樣嚴(yán)酷的環(huán)境下，絕大部分地球生命都將無(wú)法生存。

至此，通過(guò)這些“火星使者”，人類已經(jīng)知道了許多關(guān)于火星的新知識(shí)?？墒牵覀冃绿岢龅膯?wèn)題遠(yuǎn)比所知道的要多，人類必須對(duì)火星進(jìn)行更深入的探索。

“火星奧德賽”的藝術(shù)想象圖

“火星奧德賽”進(jìn)入火星軌道

勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)火星車的藝術(shù)想象圖

包裹“機(jī)遇號(hào)”的氣囊完成使命后留在了火星表面

為了大幅降低探測(cè)器的著陸風(fēng)險(xiǎn)，使未來(lái)的火星探索之路更加順暢，美國(guó)在2005年8月12日發(fā)射了一顆火星偵察專用軌道器，以前所未有的高分辨率偵查火星地表環(huán)境，評(píng)估火星上最佳著陸地點(diǎn)，提供高速通訊傳遞功能，來(lái)確保后續(xù)發(fā)射任務(wù)的成功率。

這枚火星軌道偵察器在2006年3月10日成功進(jìn)入火星軌道，成為了火星的美國(guó)第三個(gè)正在使用中的火星探測(cè)器（前兩個(gè)分別是“火星全球勘測(cè)者”和“火星奧德賽”）。

事實(shí)證明，先派遣“火星偵察兵”的做法是十分明智的，美國(guó)后續(xù)發(fā)射任務(wù)均從此中受益。

2007年8月4日，美國(guó)鳳凰號(hào)火星探測(cè)器發(fā)射又一次獲得了成功。這個(gè)穩(wěn)穩(wěn)降落在火星北極的探測(cè)器，在其著陸地發(fā)現(xiàn)了微生物新陳代謝的重要化合物之一高氯酸鹽，而且找到了火星曾經(jīng)存在液態(tài)水的最新證據(jù)，再一次證實(shí)火星上的確有水。除此之外，“鳳凰號(hào)”還探測(cè)到了來(lái)自火星云層的一場(chǎng)降雪。在圓滿完成任務(wù)之后，隨著火星漸漸步入寒冬，鳳凰號(hào)探測(cè)器由于太陽(yáng)能電池板受損，電量不足而終止了運(yùn)行。

2012年8月，裝載了新能源的美國(guó)第一臺(tái)采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的火星車“好奇號(hào)”成功登陸火星，開(kāi)啟了新一代探險(xiǎn)的華麗篇章。由核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的好奇號(hào)火星車幾乎是“機(jī)遇號(hào)”的5 倍大，各方面能力也全面升級(jí)。攜帶了大量精密儀器的“好奇號(hào)”，相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的野外地質(zhì)學(xué)家，其能力足以令此前的所有著陸器相形見(jiàn)絀。

登上火星后的“好奇號(hào)”將獲得的第一鏟細(xì)粒土壤加熱到835 攝氏度的高溫，結(jié)果分解出了水、二氧化碳以及含硫化合物等物質(zhì)，其中水的質(zhì)量約占2%。此外，“好奇號(hào)”還在火星表面探測(cè)到了甲烷，這也是它的重大探測(cè)成果之一。

向火星派出“地質(zhì)學(xué)家”后，2013年11月18日，美國(guó)又派出了另一位軌道“大氣專家”，即火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器。這枚軌道衛(wèi)星在2014年9月22日成功進(jìn)入火星軌道。它的主要任務(wù)是幫助人類了解火星大氣層的氣體逃逸對(duì)火星氣候和環(huán)境演變所產(chǎn)生的影響，目前已取得了不少令人矚目的成果。

火星軌道偵察器在考察火星南極地區(qū)

“鳳凰號(hào)”著陸火星

2018年5月5日，美國(guó)派出了一枚技術(shù)含量更高的“殺手锏”，即洞察號(hào)火星著陸探測(cè)器，用來(lái)專門研究火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。它成功在2018年11月登陸火星。這枚耗資巨大的探測(cè)器創(chuàng)造了數(shù)個(gè)“第一”：它是第一個(gè)直接將地震儀放置在火星地表的探測(cè)器，第一個(gè)使用自轉(zhuǎn)式鉆頭深入火星地下勘探、最深達(dá)5 米的探測(cè)器，第一次在火星表面利用磁強(qiáng)針進(jìn)行探測(cè)的探測(cè)器，還是第一次在深空任務(wù)中搭載立方體小衛(wèi)星作為輔助的探測(cè)器。

“好奇號(hào)”在經(jīng)歷了一場(chǎng)火星風(fēng)暴后拍攝的自拍像

洞察號(hào)火星探測(cè)器

火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器

不過(guò)，洞察號(hào)著陸器并不是如“好奇號(hào)”那樣的火星車。它不能像“好奇號(hào)”一樣，可以四處跑動(dòng)進(jìn)行勘探，只能原地勘測(cè)。但是，“洞察號(hào)”有一個(gè)長(zhǎng)達(dá)2.4 米的機(jī)器人手臂，能夠讓它在更大的范圍內(nèi)勘測(cè)火星地震狀況。

“洞察號(hào)”登陸火星的第一年便是令人驚嘆的一年。在這短短的一年里，它就勘測(cè)到了450 場(chǎng)火星震、上千場(chǎng)火星風(fēng)，還有神秘莫測(cè)的古老磁場(chǎng)。未來(lái)，“洞察號(hào)”將會(huì)帶給我們更多的驚喜。

截止到2020年7月，美國(guó)仍是全球火星探測(cè)的最大贏家。目前它有6個(gè)探測(cè)器在火星運(yùn)行，其中包括3 顆衛(wèi)星（火星奧德賽號(hào)、火星偵察軌道器、火星大氣與揮發(fā)演化探測(cè)器）和2 個(gè)著陸器（好奇號(hào)和洞察號(hào)）。除美國(guó)之外，全球還有3 個(gè)國(guó)家或組織成功進(jìn)行了火星探測(cè)，分別是俄羅斯、歐空局和印度。

中國(guó)曾在2011年11月8日將自主研制的“螢火1號(hào)”火星探測(cè)器搭乘在俄羅斯火衛(wèi)-土壤探測(cè)器內(nèi)部一起發(fā)射升空，但因主動(dòng)推進(jìn)裝置未能點(diǎn)火，火衛(wèi)-土壤火星探測(cè)器變軌宣告失敗。這樣，中國(guó)搭載的第一個(gè)火星探測(cè)器螢火1號(hào)也發(fā)射失敗。

在2020年火星探測(cè)窗口期，中國(guó)再一次啟動(dòng)了火星探測(cè)器發(fā)射計(jì)劃，并且獨(dú)立完成發(fā)射任務(wù)，一次性實(shí)現(xiàn)“環(huán)繞、著陸、巡視”三個(gè)目標(biāo)。一次性實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)，這種挑戰(zhàn)前所未有。期待五星紅旗順利插上火星！