火星，我们来了

2019年被不少人称为“中国航天超级2019”，而2020年，中国航天将进一步延续“超级模式”。2019年12月下旬，国家航天局首次公开了我国火星探测任务。

今年是火星探测器的发射窗口，我国的火星探测将通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视，对火星开展全球性、综合性的环绕探测，并对局部地区开展巡视探测，这在世界火星探测史上是前所未有的。

探测火星方式共有五种

火星是太阳系中与地球最相似且距离第二近的行星，因此成为目前除地球以外人类研究程度最高的行星，探测火星对研究地球、生命的起源和演变，了解火星的气候、地质和资源，为今后在其上建立人类第二个家园做准备等，都具有重要的意义。

人类探测火星的方式与探测月球的方式基本相似，包括环绕探测、着陆探测、巡视探测、采样返回探测和载人登陆探测等5种。其中采用环绕探测方式可以对火星进行普查;采用着陆探测和巡视探测方式可以对火星进行区域性详查;采用采样返回探测和载人登陆探测方式可以对火星进行区域性精查。但它们按前后顺序来说技术难度是越来越大，所以一般都采用循序渐进的方针，先进行环绕探测，然后进行着陆探测、巡视探测、采样返回探测，最终进行载人登陆探测。

目前，人类在探月的历程中，这些探测方式都采用过，但每次发射基本上只采用其中的一两种探测方式。例如，我国嫦娥一号、嫦娥二号采用环绕探测方式，嫦娥三号、嫦娥四号采用着陆探测、巡视探测，即一次发射两个探测器，即将发射的嫦娥五号采用采样返回探测方式，将从月球上取回2公斤样品到地球，供我国科学家在实验室里进行精查。

与月球探测相比，火星距地球的距离比月球距地球的距离遥远得多，探测火星的难度也比探测月球的难度大得多，因此，至今人类对火星的探测只采用过环绕探测、着陆探测、巡视探测方式，未来的目标是对火星进行采样返回探测和载人登陆探测，但难度、投资和风险都将很大。

中国火星探测工程十年目标

我国火星探测起步较晚，但随着探月工程取得重要进展，我国已具备开展火星探测的能力。适时开展火星探测，可以在空间科学、空间技术和空间应用领域加速实现从跟踪研究向自主创新转变，实现从航天大国向航天强国迈进。2016年4月22日，我国首次火星探测任务正式立项，计划在2020年通过一次发射实现火星轨道器环绕探测和火星车软着陆巡视探测。

火星探测的首要科学问题是探测火星上的生命活动信息，期待在此领域有所突破。这包括现在生命的信息，过去是否存在过生命，火星生命生存的条件和环境，生命起源和地外生命探索。其次是火星磁层、电离层与大气层的探测与环境科学等本体科学研究。第三是探讨火星的长期改造与今后建立人类第二个栖息地的前景。

中国月球探测工程首席科学家、中国科学院院士欧阳自远说，科学家担心人类未来的命运，因为我们地球受到太多的自然威胁，再加上人类自身的一些行为，未来很可能把地球破坏得不能够宜居了。所以我们一定要在太阳系里面找一个对象，探讨能否把它变成第二个地球，让人类能够大量地迁居到上面去。目前看，唯一可能的一个天体就是火星。

2018年，欧洲空间局的火星快车号探测器在火星南极发现了一个“可能的液态湖”。而后新的证据显示，火星曾经是一个液态水十分充沛的星球。现在火星表面一滴水都没有，火星表面的盐湖干了以后只剩下了盐。中国要探明整个火星地下水的分布。

总体来说，2030年前，我国火星探测的主要任务就是环绕遥感探测、软着陆巡视探测和采样返回，实现对火星从全球普查到局部详查再到样品实验室分析的科学递进。

环绕遥感探测的科学目标着眼于对火星的全球性探测，致力于建立火星的总体、全局的科学概念;软着陆巡视探测科学目标着眼于对火星局部地区的重点探测，主要开展火星科学实验;采样返回的科学目标着眼于着陆点的现场调查与分析、火星样品的分析研究，主要开展比较行星学研究。

“绕”“落”“巡”一步完成属首次

一次发射完成多种探测的好处是可以“少花钱，多办事”，但技术复杂，风险很大，所以一般很少采用。目前，只有美国的海盗1号和海盗2号火星探测器成功实现了通过一次发射完成环绕探测和着陆探测。欧洲曾两次进行类似的火星探测活动，但都只完成了环绕探测，而着陆探测均告失败。

1975年8月20日和同年9月9日，美国先后发射了海盗1号和2号，任务是搜寻火星生命存在的证据。它们基本一樣，都是由一个约2.3吨重的轨道器和一个1.1吨重的着陆器组成，飞到火星附近时分离，其中轨道器进入环绕火星的轨道进行在轨观测，着陆器进入火星大气并在火星表面着陆，但它们的着陆地点不同。

1976年6月19日，海盗1号轨道器进入环绕火星轨道，同年7月20日，海盗1号着陆器在火星表面着陆，成为世界上首个在火星上着陆的探测器。1976年8月7日，海盗2号轨道器进入环绕火星轨道，同年9月3日，海盗2号着陆器在火星表面着陆。它们为后来的火星探测器在火星软着陆奠定了基础。英国和欧洲航天局就没有这么幸运了。2003年6月2日，欧洲“火星快车”探测器升空。它是由欧洲的“火星快车”轨道器和英国的猎兔犬2号着陆器两部分组成。2003年12月19日，着陆器与轨道器分道扬镳，其中欧洲轨道器于2003年12月25日进入环火星轨道，然后开始探测工作，并超期服役至今。着陆器在与轨道器分离后就失去了联系，一直没有音讯，使英国乃至欧洲航天界百思不得其解。直到2015年1月16日，英国航天局发布声明称，通过美国“火星勘测轨道器”拍摄的高分辨率图像，在火星表面发现了10余年前失踪的英国猎兔犬2号着陆器。图像显示，猎兔犬2号降落在预定着陆区，它的引导伞仍连着着陆器，主降落伞散落在附近，太阳能电池板没有完全展开，所以导致其无法与地球取得联系。

2016年3月14日，欧洲的“火星生物学-2016”探测器升空。它由欧洲“微量气体轨道器”和“夏帕雷利”进入、降落和着陆演示器组成。其中轨道器主要用于探测火星大气中的微量气体;着陆器用于火星表面着陆试验。同年10月16日，着陆器与轨道器分离。此后，“微量气体轨道器”经过变轨进入到预定的火星轨道，但原计划于2016年10月20日在火星表面着陆的“夏帕雷利”在着陆火星表面前与地面失去了联系，原因是一个仅一秒的计算失误，提前将降落伞与防热罩分离了，导致“夏帕雷利”硬着陆而撞毁。

简言之，采用“一举多得”的方式探测火星比较少见，只有上述4次，成功率为50%。所以，我国明年在首次发射火星探测器时计划史无前例地通过一次发射完成火星环绕、着陆和巡视3项任务，起点很高，同时也具有很大的挑战性。

著名航天专家叶培健院士在接受采访时表示：我们若想实现超越，必须要“弯道超车”，利用现有的技术实现两步并一步走。如果2020年发射成功，可以在2021年7月以前抵达火星。我国火星探测无论在巡视器上，还是轨道器上都有很多不同的有效载荷，可实现各种科学目标，这是很有意义的。

我国很早就开展了相关研究，2016年6月初样方案就完成了。届时，实施我国火星探测“绕”“落”“巡”一步完成，这一跨越式方案在全世界都是首次。

火星探测新高潮即将来临

2020年7月至8月，中国、美国、欧俄和阿联酋都将发射火星探测器，从而掀起火星探测的新高潮。

美国将发射汽车大小的火星-2020漫游车，它是目前在火星表面工作的好奇号火星车基础上改进的，火星车底盘大体不变，并仍采用“空中吊车”方式着陆。该火星车有四大特点：一是将收集最有希望的内部岩石和土壤的样本，然后放置在火星表面上，未来将发射探测器把样本带回地球;二是装有23台相机，其中的多谱立体成像仪将为科学家提供更多高分辨率、色彩鲜明的3D图像;三是携带了火星氧元素原位资源利用实验仪，可以将占火星大气96%的二氧化碳转化为氧气;四是携带一架每天可工作3分钟、飞行1公里的小型无人驾驶直升机，可前往漫游车难以到达的地区或生物敏感地区进行区域勘探。

欧俄的火星生物学-2020探测器由欧洲首辆火星车“罗莎琳德·富兰克林”（发现DNA结构的科学家）和俄罗斯“哥萨克舞”火星表面平台组成。欧洲火星车装有6个轮子，每个火星日移动大约100米，可适应火星表面复杂的地形。它由太阳能电池板供电，通过加热器和电池过夜。它的两米长钻头将尝试挖掘埋藏在火星地表下的生命元素。质量为827.9千克的俄罗斯“哥萨克舞”火星表面平臺设计寿命为一年，用于研究火星的环境。不过，在今年早些时候的两次主要测试中，欧洲火星车的降落伞都出了问题。

阿联酋的首个火星探测器叫希望号，为紧凑型六棱柱结构，设计寿命为两年，发射质量为1.5吨，用日本H-2A运载火箭送入太空，采用环绕探测火星方式研究火星大气和环境。

星空浩瀚无比，探索永无止境。火星探测等深空探测任务的逐步推进是一项长期而艰巨的工程，我们相信，通过航天人的不懈努力，中国的深空探测一定会不断取得突破，火星也必将是21世纪人类踏上的第一颗地外行星。

◎ 来源|综合北京日报、环球网、

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