出发吧！向着火星

在各种深空探测中，科学家和天文学家们对“地球近邻”火星探测情有独钟。从20世纪60年代人类首次开展火星探测开始到现在，火星是人类探测时间最长、次数最多、参与国家最多的一颗行星。

对于科学家和天文学家来说，火星更被认为是除地球之外，有可能曾孕育、存在过生命的另一颗行星。1877年，意大利天文学家斯基帕雷利甚至宣称发现了火星上的“人工运河”，把存在“火星人”的说法推向了高潮。直到20世纪，仍有人相信火星上存在生命。

深空探测在20世纪50-60年代也是苏美太空竞赛的重要项目。自1960年，苏联与美国相继发射火星探测器，同时也向月球、金星发射人造卫星，无人驾驶空间探测器，以及向近地轨道和月球发射载人飞船。随着太空竞赛的结束，但人们对火星的热情有增无减 。直到27年前的今天，1996年11月7日，美国用德尔它Ⅱ号运载火箭发射了“火星全球勘察者号”（Mars Global Surveyor）探测器，再一次拉开了火星探测热潮序幕 。

图片来源：NASA

火星全球勘测者探测器质量为1031千克，载有7台仪器。它是美国火星生命计划的一部分，主要任务是拍摄火星表面的高分辨率图像，研究火星的地貌和重力场探测火星的天气和气候，分析火星表面和大气的组成。

图片来源：NASA

它携带的广角相机系统（称为火星轨道相机）最令人兴奋的观测发现是：这颗红色星球有非常规律的天气模式，天气状态在一定时间可重复发生。同时，“火星全球勘探者”传回的数据显示火星两极存在大量的干冰和少量水冰，甚至可能有液态的水。这预示着生命存在的可能性。

它也成为20年来第一个成功的红色行星任务。2007年1月份，NASA正式宣布MGS项目终止，成功运行了大约10年之后，MGS也成为了最长寿的火星探测器。

跨越亿万千米的星球“探险”，到底难在哪里？

火星距离地球的最近距离大约为5500万千米，最远距离超过4亿千米。由于火星距离地球遥远，因此探测火星需要选择其与地球距离较近的时机。

考虑到风险、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路线为1925年提出的“霍曼轨道”。因此，即便是派出人类最快的探测器前往火星，也需要老老实实等待每隔780天、约26个月出现一次的地火逼近时的火星探测窗口由于该轨道每26个月才能出现一次，因此成为各国探测集中的时间段（“窗口期”）。1996年以来，几乎每个发射窗口都有火星探测器发射。

但抵达火星的过程实在太难了——

首先，稀薄而不稳定的火星大气，遍布岩石、斜坡、沟壑等障碍物的火星表面，极其严重的火星尘暴，再加上通信延迟，这些都给降落火星带来很大风险。

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其次，如果前往火星，不仅需要完全摆脱地球引力，还需要摆脱太阳强大的引力影响。这意味着更强大的火箭是探测火星的先决条件。

第三，探测器必须功能强大。一方面，火星探测的成本极高，必须搭载大量的各种科学仪器才能换回相应价值。另一方面，由于距离问题，探测器的深空通信、自主导航控制和自我故障检测修复功能必须独立且强大，这进一步推高了成本。

第四，探测器到达火星附近后，需要被火星引力捕获。火星捕获是火星探测任务中技术风险最高、最为关键的环节之一。相比较地球而言，火星只是个小不点，质量仅仅有地球的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，探测器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。

尽管如此，各国都在加紧制定计划，朝着奔向火星的路上迈进。

漫漫奔“火”路，天问一号创造历史

2021年5月15日，天问一号着陆火星乌托邦平原南部预选着陆区，首次通过一次任务实现“绕、着、巡”三大任务目标。我国首次火星探测任务着陆火星成功，标志着我国迈出了星际探测征程的重要一步，实现了从地月系到行星际的跨越，在火星上首次留下中国人的印迹。

天问一号在距离火星约220万公里处拍摄的首幅火星图像。（2021年2月5日发布）。图片来源：中国航天科技集团八院

作为一位功能强大的“太空多面手”，环绕器在“天问一号”火星探测任务中，分饰了飞行器、通信器和探测器三大角色，创多项国内外首次。

落“火”一周后，2021年5月22日，在地面人员的精心操作下，祝融号火星车驶下着陆平台；6月11日，天问一号探测器着陆火星首批科学影像图公布。中国首次火星探测任务取得圆满成功。

中国首次火星探测火星全球影像图。图片来源：新华社

目前，环绕器仍在“环绕火星”的岗位上，持续对火星开展多维度探测。而据最新消息，目前，中国行星探测工程已批准实施天问一号、二号、三号、四号4次任务，并计划在2028年前实施“天问三号”探测任务，将完成人类第一次火星采样返回，这一过程比“天问一号”任务更加复杂，对精细化火星大气环境条件的需求也更为迫切。

天问一号“着巡合影”图 图片来源：国家航天局

未来，“移民”火星可能吗？

火星上恶劣的环境并不妨碍人类大开脑洞，展开各种想象，“移民火星”就是其中之一。那么，人类有没有移居火星的可能？

日前，科学家根据“好奇”号在探测盖尔陨石坑时获得的数据，发现陨石坑中纵横交错的裂缝中，可能充满了富含水的蛋白石，这可能是人类未来探索火星的重要资源。研究还发现，巨大的火星地下裂缝网络提供了丰富的水和辐射屏蔽条件，可能比火星地表更适合居住。

虽然将其改造成为一个适宜人类生存与发展的绿色星球的愿景是美好的，但具体实施起来十分不易：例如，如何大批量地运输人和货物到火星；由于火星没有磁场和大气保护，太阳和宇宙射线辐射很大，如何解决辐射的问题；火星没有氧气可供呼吸，如何制造氧气或改造火星大气的问题；火星土壤没有有机质无法生长植物，如何改造火星土壤的问题；火星重力只有地球的2/5，如何解决人类在低重力下生存的问题……但很多人还是在期待着也许有一天，科学家们能够通过更先进技术手段提高火星表面温度、增加火星大气浓度等，进一步建立火星表面生态环境。

对人类来说，它不仅是一颗行星，更代表着对宇宙未知、人类未来生存发展的探索。这就是我们对火星情有独钟的原因。

综合来源：新华社、解放军报、北京日报、科技导报等