天文小知識(shí)：火星的近代探測(cè)，看人類(lèi)何時(shí)才能踏足火星

2023.04.08 云南

蘇聯(lián)、美國(guó)、歐洲和日本等國(guó)已發(fā)射數(shù)十艘太空船研究火星表面、地質(zhì)和氣候，包括軌道衛(wèi)星、登陸器和漫游車(chē)?？傆?jì)大約有三分之二的任務(wù)在完成前或是才要開(kāi)始時(shí)就因種種原因而失敗。目前將物體由地球地表送往火星約要花費(fèi)每公斤30900美元。

圖解：火星的真實(shí)色彩影像，2007年2月由羅塞塔號(hào)拍攝

任務(wù)

第一個(gè)飛掠火星的是美國(guó)太空總署的水手4號(hào)，于1965年飛掠。第一個(gè)環(huán)繞火星的則是水手9號(hào)，于1971年進(jìn)入火星軌道，也成為第一個(gè)環(huán)繞地球以外行星的探測(cè)船。1971年蘇聯(lián)火星計(jì)劃火星2號(hào)的著陸器墜毀后數(shù)日，相同的火星3號(hào)的著陸器成功登陸火星，成為第一個(gè)成功登陸火星的探測(cè)器，但登陸十幾秒后就失去聯(lián)系。1975年NASA發(fā)射海盜號(hào)，包括兩組軌道器和著陸器。海盜1號(hào)和海盜2號(hào)的著陸器各運(yùn)作了六年和三年。兩個(gè)著陸器皆于1976年成功登陸，發(fā)送了第一張火星地景的彩色照片，而軌道器也繪制了很好的火星地圖，甚至到今天都還在使用。

蘇聯(lián)的弗伯斯1號(hào)、2號(hào)于1988年發(fā)射用于探測(cè)火星和兩個(gè)衛(wèi)星。弗伯斯1號(hào)于抵達(dá)前失聯(lián)，而弗伯斯2號(hào)雖然成功拍攝了火星和火衛(wèi)一，但在準(zhǔn)備要放出兩艘登陸器到火衛(wèi)一之前失聯(lián)。

在1992年發(fā)射的火星觀察者探測(cè)器失敗后，NASA于1996年11月發(fā)射了火星全球勘測(cè)者，且任務(wù)非常成功。它在2001年即完成了原訂的地圖繪制工作，并三次延長(zhǎng)任務(wù)，直到2006年11月2日失聯(lián)而結(jié)束，總計(jì)共10年在太空中工作。在火星全球勘測(cè)者發(fā)射一個(gè)月后，NASA發(fā)射了火星探路者，包括了一個(gè)登陸器和漫游車(chē)——旅居者號(hào)（Sojourner），于1997年7月登陸在阿瑞斯谷。這次任務(wù)也很成功，且也很知名，部分原因是傳回了大量照片。

NASA的火星勘測(cè)98計(jì)劃于1998、99年發(fā)射了火星氣候探測(cè)者號(hào)與火星極地登陸者，前者計(jì)劃研究火星大氣層、火星氣候及火星地表，后者則計(jì)劃登陸于南極，船上的搭載深空2號(hào)則計(jì)劃于火星極地登陸者進(jìn)入大氣時(shí)釋放，直接降落穿入地表進(jìn)行研究。但整個(gè)計(jì)劃在1999年到達(dá)火星時(shí)失敗。

NASA于2007年8月發(fā)射鳳凰號(hào)，于2008年5月著陸在火星北緯68度的極區(qū)。鳳凰號(hào)登陸器有一支可伸及2.5公尺的機(jī)械手臂，且可挖掘土壤1公尺深。有搭載一座顯微鏡，分辨率達(dá)人類(lèi)頭發(fā)寬度的千分之一。2008年6月20日確認(rèn)2008年6月15日發(fā)現(xiàn)的地表白色物質(zhì)為水冰。2008年11月2日進(jìn)入冬季而無(wú)法繼續(xù)聯(lián)系鳳凰號(hào)，任務(wù)結(jié)束。

2001年NASA發(fā)射了2001火星奧德賽號(hào)，任務(wù)成功進(jìn)行并延續(xù)到2010年9月。船上的伽瑪射線光譜儀于地表下一公尺內(nèi)偵測(cè)到大量的氫，代表可能有大量水或冰在火星地表下數(shù)米處。

2003年歐洲太空總署發(fā)射了火星快車(chē)號(hào)，包括軌道衛(wèi)星和登陸器小獵犬2號(hào)，而小獵犬2號(hào)于2003年12月降落時(shí)失敗。2004年船上的行星傅里葉光譜儀于大氣中偵測(cè)到甲烷。2006年6月ESA宣布火星快車(chē)號(hào)發(fā)現(xiàn)極光。

2003年NASA發(fā)射了兩臺(tái)相同的火星探測(cè)漫游者——勇氣號(hào)（臺(tái)譯：精神號(hào)）（MER-A）和機(jī)遇號(hào)（機(jī)會(huì)號(hào)）（MER-B）。兩臺(tái)皆于2004年1月成功登陸并工作超過(guò)預(yù)定時(shí)間。傳回的數(shù)據(jù)中最有價(jià)值的大概是兩極過(guò)去有水的確實(shí)證據(jù)。塵卷風(fēng)和風(fēng)暴偶爾將太陽(yáng)能板上的沙塵清除了，使他們得以超過(guò)預(yù)定任務(wù)時(shí)間而繼續(xù)工作。

2005年8月NASA發(fā)射了火星勘測(cè)軌道飛行器，于2006年3月進(jìn)入火星軌道展開(kāi)為期2年的工作。它搭載更進(jìn)步的通信系統(tǒng)，直接數(shù)據(jù)帶寬比之前任務(wù)總和還寬，且傳回的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)多于過(guò)去任務(wù)的總和。擁有分辨率高達(dá)0.3公尺的相機(jī)——HiRISE（高分辨率成像科學(xué)設(shè)備），拍攝地表和天氣以尋找未來(lái)任務(wù)的適合登陸地點(diǎn)。2008年2月19日拍攝到北極冠邊緣的一系列雪崩影像。

2007年2月25日，探測(cè)彗星的羅塞塔號(hào)近距離飛掠火星并拍照，并拍到很高的云。

2009年2月17日，黎明號(hào)飛掠火星同時(shí)通過(guò)重力助推前往目的地灶神星和谷神星，并在接近火星時(shí)拍了照。

中俄合作的火衛(wèi)一-土壤號(hào)于2011年升空，將會(huì)送回火衛(wèi)一土壤樣本。而該探測(cè)器還將搭載一顆重110公斤的火星探測(cè)器，也就是中國(guó)第一艘無(wú)人駕駛火星探測(cè)船螢火一號(hào)（YH-1），預(yù)計(jì)乘坐俄羅斯的天頂-2SB運(yùn)載火箭升空，航行約10至11個(gè)半月。螢火一號(hào)主要研究火星的電離層及周?chē)臻g環(huán)境，火星磁場(chǎng)等。該探測(cè)器發(fā)射到近地軌道后，因?yàn)榕c地面失去聯(lián)系變軌失敗，探測(cè)器的碎片于2012年01月15日墜落在太平洋海域。

繼鳳凰號(hào)之后，NASA于2011年發(fā)射了火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（好奇號(hào)），于2012年8月6日協(xié)調(diào)世界時(shí)05:17于伊奧利亞沼著陸。它和火星探測(cè)漫游者一樣是火星車(chē)，但更大更快更進(jìn)步。搭載激光化學(xué)檢測(cè)儀，可在13公尺外分析巖石組成。比起之前的其它火星任務(wù)，它攜帶了更多先進(jìn)科學(xué)儀器。本次任務(wù)的總成本達(dá)到了25億美元，是歷來(lái)最貴的火星探測(cè)任務(wù)。

2008年9月15日NASA發(fā)表了MAVEN任務(wù)，預(yù)計(jì)2013年用各種機(jī)器研究火星大氣。

芬蘭、俄羅斯的合作計(jì)劃MetNet包括將數(shù)十個(gè)登陸器組成觀測(cè)網(wǎng)，以研究大氣結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和氣象學(xué)。這任務(wù)的前導(dǎo)任務(wù)將會(huì)于2011年先發(fā)射一至多個(gè)登陸器，有可能是和火衛(wèi)一-土壤號(hào)一起發(fā)射。往后的發(fā)射會(huì)持續(xù)到2019年。（以前的文章，真實(shí)不是如此）

未來(lái)任務(wù)

2016年ESA計(jì)劃發(fā)射第一臺(tái)火星車(chē)——ExoMars，它可挖掘兩米深以尋找有機(jī)物甚至火星生命。

2004年美國(guó)總統(tǒng)布希宣布載人火星任務(wù)為太空探索展望中的長(zhǎng)期目標(biāo)。NASA和洛克希德·馬丁已開(kāi)始研究獵戶(hù)座太空船，計(jì)劃于2020年以前送人類(lèi)到月球，作為人類(lèi)登陸火星的準(zhǔn)備。2007年9月28日，NASA首席執(zhí)行官麥可·D·格里芬聲明NASA預(yù)計(jì)于2037年以前送人類(lèi)到火星。

ESA希望于2030至2035年間送人類(lèi)上火星。而在這之前有其他探測(cè)任務(wù)，包括ExoMars和火星樣本取回任務(wù)。

直達(dá)火星是羅伯·祖賓——火星學(xué)會(huì)的創(chuàng)始人和主席——提出的極低成本載人火星任務(wù)，使用重載的農(nóng)神五號(hào)（土星五號(hào)）級(jí)火箭，如戰(zhàn)神五號(hào)或太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的獵鷹九號(hào)，省略軌道組裝、低地軌道會(huì)合和月球燃料補(bǔ)給站而直接用小的太空船前往火星。修改后的計(jì)劃，叫做Mars to Stay，改成先不送回第一批登陸者，狄恩·尤尼克說(shuō)明送回一開(kāi)始的四到六人所花費(fèi)用比送他們到火星還高，反而可再送二十人。

小行星事件

2007 WD5：2007年11月20日NASA JPL進(jìn)地天體觀測(cè)計(jì)劃發(fā)現(xiàn)，一顆直徑約50米的小行星2007 WD5可能會(huì)在2008年1月30日撞擊火星，但隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)越多，終把撞擊機(jī)率降至0.01%，小行星則于1月30日掠過(guò)火星。