火星机器人探测

王世杰团队

“从望远镜到机器人，从窥见一斑到探测仪器登陆，人类正一步步地揭开火星的面纱。”

在人类探测火星的历史中，早期主要通过望远镜观测，到了上个世纪发射了数十个轨道卫星进行探测，然而真正认识火星是从踏上火星开始的。虽然人类目前仍没有像在月球那样在火星留下过脚印，但机器人却已帮我们实现了这一目标，包括着陆器和火星车。

然而实现这一壮举也是在很多失败的基础上。1971年苏联发射了火星2号3号着陆器，虽然都没有成功，但却是人类探测器第一次到达火星表面。直到1976年美国发射了维京1号和2号，成功实现软着陆，并传回了火星表面第一张彩色照片和大量的科学信息。它探测获取着陆点的温度范围为150～250K，观察到火星存在季节性沙尘暴，实施的生物学实验提供了生命存在的可能证据，但并未得到其他实验的佐证。然而这些都是着陆器，未能在火星上自由移动。

1997年美国发射了火星探路者号，着陆点是火星北半球的一个古老平原，搭载了一个名为Soiourner的小型火星车，是第一个在火星上行驶数米的火星车。SOjourner传回了550幅图像，进行了15次以上岩石和土壤的化学分析，及对风和其他气候的大量研究。本次科学探测仪器研究表明火星曾非常的温暖湿润，大气中水含量很高并可能有液態水存在。

2003年NASA分别发射了勇气号和机遇号火星车，是同型不同名的“双胞胎”，分别着陆于被认为曾是湖泊的古谢夫坑和有大量的赤铁矿沉积的本初子午线平原，其中机遇号刚好降落在一个有基岩露头的火山口，研究表明它们曾在卤水中浸泡过，这是火星曾存在液态水的强有力的直接证据；机遇号还发现了Heat Shield陨石，是第一个在外星球上发现的陨石。两个火星车都只设计了3个月的任务，勇气号于2010年3月与地球失去了联系，然而机遇号依旧正常运行，截止到2018年1月已经在火星上行驶了45.09km，工作时间达到了设计寿命的55倍。

2008年美国NASA发射凤凰号火星车，降落在火星北极地区，任务是研究水的地质历史，这是火星古气候变化的关键。另外还要评估火星的居住适宜性。本次探测发现了火星有雪的降落，证明了云层中水冰的存在而不是干冰（固态二氧化碳）；对火星土壤也做了详尽的分析，为模拟火星土壤提供了大量的依据；还探测到广泛存在的高氯酸盐，对认为适合生命生存的环境有了新的冲击。

2012年美国发射好奇号火星车，如汽车大小，899公斤重，主要任务还是研究火星生命、水、气候和地质历史，并为以后的人类登陆火星做准备。好奇号在大气中并没有探测到甲烷存在的迹象，表面甲烷微生物存活概率很低；但发现火星土壤含有丰富的水分，大约有1.5～3%的比重。

更值得介绍的是今年5月5日发射的InSight着陆器，将是实现首次对火星内部结构进行探测，主要通过地震仪和热流探针来给我们提供数据，会对火星内部结构及物理性质有新的认识。

在未来也会有更多的火星着陆器及火星车被送往月球，比如NASA的Mars 2020将搭载一台直升机、欧空局和俄罗斯打算2020年合作发射的ExoMars火星车以及2021-2022年印度可能发射的Mangalyaan 2，其中ExoMars将会在火星表面打2米深的钻，并计划采样返回，如果成功将是人类对火星探测的一次新里程碑。我们中国在火星探测上也在紧锣密鼓地追赶，在2020年也将发射火星着陆器，携带一辆火星车在火星表面实现软着陆，对人类的火星探测将添上浓墨重彩的一笔。（编辑/高纬时）