关于火星的“恐怖故事”

作为地球的邻居，美丽的火星在人类的想象中历来是一个神秘而又危险的地方。古往今来的科幻作品中，从来不乏“火星人”的矫健身影，他们可以是虫形、水母形、海星形，躲在阴森黑暗的角落里，谋划着一场接一场的侵略地球大战。

电影《火星人玩转地球》中的火星人

在现实生活中，人类也一直没有放弃探索火星的征程。截至2014年底，美国、俄罗斯、欧洲、日本及印度向火星发射了42次火星探测器，任务成功或部分成功22次。如此高的失败率，让火星被称为“探测器的坟场”或“死亡星球”。那么，到底是什么原因让这些探测器“有去无回”呢？

探索火星第一关离开地球

发射阶段的任务是将火星探测器从地面送入地-火转移轨道，它是整个火星探测的第一步，约有30%的探火故障发生于发射阶段。在50多年来的火星探测活动中，很多次失败都是由于运载火箭的故障而引起的。

这些运载火箭故障大多都发生在人类探火初期。其中一个重要原因是当时运载火箭的能力、入轨精度、可靠性都不能充分地满足需求。

在美苏两个超级大国冷战时期的空间竞赛中，探火计划仓促上马，特别是苏联从1960年10月10日至1971年5月的前10次探火任务全部失败，其中7次都出现在发射阶段。

进入20世纪70年代后，运载火箭技术进步较快，日趋成熟。但即便如此，仍出现因运载火箭上面级故障而造成发射失败的重大事故。1996年11月，俄罗斯选用了质子号火箭发射火星-8探测器，但它在进入绕地球轨道后，因其第4级发动机二次点火失败而坠入南太平洋。

质子号系列运载火箭成功率87%

探索火星第二关迷失轨道

要登上火星，探测器必须先切入火星轨道。进入火星轨道的难度相当于从巴黎打一个高尔夫球，正好落到了东京的某个球洞里。

2003年12月，日本希望号火星探测器因为技术故障在太空中飞行5年，到了最后关头又出现故障，十分可惜地与火星擦肩而过，变成绕太阳飞行的人造行星。

希望号：本来只想去火星一不小心变成逛太阳系了

那么，如何进入火星轨道呢？首先，要选择适当的切入高度。如果探测器离火星过远，无法被火星引力捕获，它会掠过火星；如果切入点离火星太近，则可能坠毁于火星大气层。

然后是制动速度的大小和长短，太大或太小，太长或太短都会影响探测器准确进入预定的火星轨道。

探索火星第三关着陆的劫数

在火星着陆最为危险，这一过程虽然只有六分钟，但被称为“恐怖的六分钟”。

火星的大气与地球相比，稀薄而寒冷。火星的大气密度比地球小约2个数量级，只相当于地球30km高度的大气密度。

海盗号探测器拍摄的火星

进入火星大气层后，探测器防热措施如何，降落伞、气囊和缓冲火箭能否按程序工作都至关重要，必须非常精确。另外，火星上的一块石头或者一阵狂风都有可能破坏原有的计划。

因此，这一阶段也是非常关键的阶段。由于能造成故障或失败的因素很多，故障比例和发射阶段相近，达到了26.8%。

好奇号火星车通过“空中吊车”在火星表面着陆

探索火星第四关死亡星球

别以为度过了“恐怖六分钟”就万事大吉了，火星表面环境十分复杂，气候条件恶劣，一不小心就会前功尽弃。

火星表面温度极低，对探测器温度调节装置有很高的要求；火星大气密度约只有地球的1%，辐射相当严重；火星表面很不平整，充满凹坑和岩石，探测器很有可能陷入松软的火山灰覆盖的陷阱中；火星上的沙尘暴也十分可怕，有时达到6倍于地球上12级台风的强度，持续时间可达一年……只有克服这一个个难题，才能最终在这颗星球上存活下来。

火星表面布满石块和小坑

1971年，苏联发射的火星-3着陆获得成功，这是世界上首次火星软着陆，但仅在火星表面传输了20秒的数据，着陆器就毁坏在火星沙尘暴中。

火星-3探测器

虽然经历层层磨难后，只有一部分探测器能够探索火星，但几十年来人类通过不懈努力取得了重要进展。

实际上，每次探测任务，无论成功与否，都带来了技术创新：火星探路者、勇气号、机遇号采用的气囊着陆减震技术；凤凰号采用的基于支架缓冲的着陆系统；好奇号火星车采用的空中吊车着陆技术等。

凤凰号采用支架缓冲的着陆系统

每项创新不仅对本身任务的成功起到了至关重要的作用，也推动了深空探测技术的进步，为今后载人火星探测和其他星际探测任务奠定了坚实的基础。

进入21世纪以来，美国连续6次重大火星探测任务的成功和欧空局火星快车轨道器的成功，标志着火星探测技术上已日趋成熟。人类已初步掌握了火星的在轨探测和机器人表面定点探测与巡视探测，获得了丰硕的科学成果。或许不需要多久，人类就可以像电影《火星救援》里的马特达蒙一样，去火星上种土豆了呢。

电影《火星救援》里的火星土豆基地（落难火星的“恐怖故事”）

参考文献/《火星探测征程》《国际太空》2015年第08期《国外行星探测进入器发展综述》