火星探测

拼音：huǒ xīng tàn cè

 火星探测是指人类通过向火星发射空间探测器，对火星进行的科学探测活动。美国国家航空航天局两位科学家曾向美国太空官员透露，他们已经掌握了强有力的证据证明火星上有生命存在，而且这些生命体很可能都躲藏在火星地表以下的山洞当中。

 火星探测简介

火星是太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序排列为第四颗。在太阳系八大行星之中，火星也是除了金星以外，距离地球最近的行星。大约每隔26个月就会发生一次火星冲日，地球与火星的距离在冲日期间会达到极近值，通常只有不足1亿千米，而在火星发生大冲时，这个距离甚至不足6000万千米。火星冲日意味着这时可以使用较小花费将探测器送往火星，因此人类的火星探测活动通常也会每隔26个月出现一次高潮。

到目前为止，火星是除了地球以外人类了解最多的行星，已经有超过30枚探测器到达过火星，它们对火星进行了详细的考察，并向地球发回了大量数据。同时火星探测也充满了坎坷，大约三分之二的探测器，特别是早期发射的探测器，都没有能够成功完成它们的使命。但是火星对于人类却有一种特殊的吸引力，因为它是太阳系中最近似地球的天体之一。火星赤道平面与公转轨道平面的交角非常接近于地球，这使它也有类似地球的四季交替，同时，火星的自转周期为24小时37分，这使火星上的一天几乎和地球上的一样长。

火星探测历史

60年代

人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史。几乎就在人类刚刚有能力挣脱地球引力飞向太空的时候，第一个火星探测器也开始了它的旅程。最早期的探测器几乎都失败了，而火星探测也就是在一次又一次的失败中不断前进。

1960年10月10日，前苏联向火星发射了第一枚探测器。紧接着就在四天以后，第二枚火星探测器升空。然而这两枚火星探测的先行者却连地球轨道都没能到达。

1962年10月24日，当火星又一次运行到合适的位置时，前苏联的第三枚火星探测器升空了，然而这次它也是仅仅到达了环绕地球轨道而已。1962年11月1日，前苏联向火星发射了火星1号，这枚探测器成功进入了前往火星的轨道，并且计划于1963年6月19日到达火星，然而当1963年3月21日它飞行到距离地球1.06亿千米的距离时，却与地面永远失去了通信联系。三天以后，前苏联的又一枚探测器升空，这枚探测器同样面临着失败的命运，仅仅到达环绕地球轨道，此后火箭未能再次成功点火，两个月后堕入地球大气层烧毁。

1964年，美国也先后向火星发射了两枚探测器：水手3号和水手4号。水手3号于12月5日发射升空，是美国发射的第一枚火星探测器，然而探测器的保护外壳未能按预定计划成功与探测器分离，导致探测器偏离轨道，最终导致发射失败。水手4号于12月28日发射升空，这是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器，水手4号于1965年7月14日在火星表面9800千米上空掠过火星，向地球发回了21张照片，此后又在环绕太阳轨道上花费三年时间对太阳风进行探测。水手4号发回的数据表明火星的大气密度远比此前人们认为的稀薄。

前苏联也于1964年11月30日再次向火星发射了探测器，但是这枚探测器再次以失败告终，它虽然最终到达了火星附近，但是却没有能够向地球发回任何数据。

1969年美国向火星发射了水手6号和水手7号。前者于2月24日发射升空，7月31日抵达火星。后者于3月27日发射升空，8月5日抵达火星。这两枚探测器携带有更先进的仪器和通讯设备，它们成功掠过火星，对火星大气成分进行分析，并发回了大量照片。

前苏联也于1969年向火星发射了两枚探测器，然而这次甚至比此前的情况更加糟糕，第一枚探测器在发射后7分钟因发动机故障发生爆炸，而另一枚探测器发射后不到1分钟就坠向了地面。

70年代

1971年，美国向火星发射了两枚探测器，尝试进入火星轨道，环绕火星飞行，以获取火星的高清晰照片。5月8日，水手8号发射升空，几分钟后因火箭故障坠入了大西洋。5月30日，水手9号发射升空，这是有史以来第一枚成功进入环绕火星轨道的探测器，取得了空前的成功。水手9号于1971年11月14日到达火星，在火星轨道上工作了将近一年之久，发回了7329张照片，覆盖了火星表面超过80%的部分，同时还对火星的两颗卫星进行了探测。

前苏联在1971年向火星发射了三枚探测器。第一枚探测器于5月10日发射，包括一个轨道器和一个着陆器，尝试在火星表面着陆，但实际上它仅仅到达了环绕地球轨道，按照计划，探测器应该在地球轨道上停留1.5小时，然后点火向火星进发，但是由于失误，结果它的计时器要等上1.5年向火箭发出这个点火指令，这枚探测器后来被称为宇宙419号，因为前苏联事后否认这枚探测器将要前往火星。火星2号和火星3号是前苏联当年发射的另外两枚火星探测器，与宇宙419号的设计几乎完全相同，分别于5月19日和5月28日发射升空，火星2号于12月27日到达火星后不久便与地球失去了联系，而火星3号的轨道器没有成功，但是其着陆器却成为了有史以来第一个成功在火星表面着陆的探测器，虽然它仅仅火星上工作了大约20秒，甚至没能发回一张完整的照片就永远与地球失去了通信联系。

前苏联在1973年连续向火星发射了四枚探测器，但是都没有完成它们的探测任务。火星4号于1973年7月21日发射升空，火星5号于1973年7月25日发射升空，它们分别于1974年2月10日和1974年2月12日到达火星附近，火星4号没能成功进入环绕火星轨道，而火星5号则在进入环绕火星轨道不久后就丢失了。火星6号和火星7号都携带有轨道器和着陆器，它们分别于1973年8月5日和1973年8月9日发射升空，然后分别于1974年3月12日和1974年3月9日到达火星附近，火星6号的着陆器成功进入了火星大气层并打开了降落伞，然后就丢失了，而火星7号甚至还没进入环绕火星轨道就丢失了。

80年代

以火卫一的名字命名的福波斯1号和福波斯2号探测器分别于1988年7月7日和1988年7月12日发射升空，这是继1973年失败后，前苏联又一个火星探测计划。然而尽管相隔15年之久，这两颗探测器依然没能逃脱失败的命运，福波斯1号于1988年9月2日在飞往火星的途中失去联系，而福波斯2号则在1989年3月27日探测器进入环绕火星轨道后不久与地球失去了通信联系，它所携带的着陆器也因此没能在火星表面着陆。

90年代

经过多次推迟，美国的火星观察者探测器于1992年9月25日发射升空，开始了它前往火星的旅程。一切似乎进展得相当顺利，然后就在它几乎就要到达火星的1993年8月21日，当准备点火进入环绕火星轨道时，与地球失去了通信联系。

1996年12月7日，美国的火星环球勘测者探测器发射升空，这枚探测器持续运作了10年，最后在2006年11月5日失去讯号联络，它是最成功的火星探测任务之一。

1996年12月16日，俄罗斯发射了火星96号探测器，探测器进入地球轨道后未能成功点火进入前往火星的轨道，不久后在坠入太平洋而宣告失败。

1998年底和1999年初发射的四枚探测器最终都以失败告终，包括日本的希望号探测器、美国的火星气候轨道器、火星极地登陆者和深空2号。

当代火星探测器

火星拓荒者

火星拓荒者是美国国家航空航天局的1996年火星探测计划，紧接在火星全球探勘者号‎升空之后发射，也是历史上第3次在火星表面软着陆。

美国国家航空航天局的火星探测计划长期致力于对火星这颗红色行星进行无人探测，火星拓荒者是这一系列无人探测计划的一个组成部分。

火星拓荒者于1997年7月4日在火星表面着陆。它携带的索杰纳号火星车，是人类送往火星的第一部火星车。

火星全球探勘者号

火星全球探勘者号[1](Mars Global Surveyor)是美国国家航空航天局的火星探测卫星，也开启新一波的火星探测计划，于1996年升空，并在2006年结束任务。

2001火星奥德赛号

2001火星奥德赛号是美国国家航空航天局的火星探测卫星，主要任务是寻找水与火山活动的迹象，于2001年升空。这次任务的名称是根据电影《2001太空漫游》来命名的。

火星探测漫游者

火星探测漫游者是美国国家航空航天局的2003年火星探测计划。这项计划的主要目的是将勇气号和机遇号两辆火星车送往火星，对火星这颗行星进行实地考察。

火星勘测轨道飞行器

火星勘测轨道飞行器是美国国家航空航天局的2005年火星探测计划之一。这项计划的主要目的是将一枚卫星送往火星，以前所未有的照相机分辨率对火星这颗红色行星进行详细考察，并且为往后的火星地表任务寻找适合的登陆地点，同时为这些任务提供高速的通讯传递功能。这项计划预计将在火星轨道运行至少四年，并且成为火星的第四个正在使用中的航天器。

凤凰号火星探测器

凤凰号是美国国家航空航天局的2007年火星探测计划。这项计划的主要目的是将一枚着陆器送往火星的北极地区，对火星的极地环境进行探测。

凤凰号将在防热盾、降落伞与火箭推进器的协助之下，缓缓降落在火星冰封的地表上，然后利用太阳能电池板蓄积的电力，伸出长约2.3米的机械手臂向下挖掘，并将挖掘所得的土壤样本送回凤凰号，以先进的仪器对土壤中的水冰加以分析。这项计划共耗资四亿两千万美元。

凤凰号的目的是寻找火星北极土壤中可能存在的生命特征，对浅层地下的水冰进行研究。凤凰号已经在美国东部时间2007年8月4日5点26分于佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射，由三角洲二号运载火箭所运载于2008年5月25日成功着陆火星。凤凰号是继海盗二号在1976年之后，唯一未使用气囊缓冲技术而成功登陆火星的太空船。

2008年11月，凤凰号与地面控制中心失去联络。

美国未来发展计划

2009年

美国国家航空航天局与麻省理工学院合作的火星科学实验室将于2009年12月启程前往火星，它将在火星表面着陆，并且拥有六个轮子，拥有前所未有的机动性能，并且使用核能提供电力，至少在火星表面工作一个火星年的时间。同时，火星科学实验室还将携带各种先进的仪器，它将配有200万像素的主照相机，配合10倍光学变焦镜头和三色真彩色感光能力，将可以拍摄到超高清晰度的全景照片，同时这部相机还将内置MPEG-2硬件视频压缩能力，可以拍摄每秒10帧的高清晰视频，相机本身将配有至少256MB内存和8GB闪存以暂时保存拍摄的照片和视频，配合火星通信轨道器提供的基于激光通信的超高带宽支持，火星科学实验室将会使现在正在火星上工作的双胞胎火星车勇气号和机遇号相形见绌。

2011年

在2011年，美国国家航空航天局预计将进行第二次火星侦察任务。这次任务预计将是个双重任务，因为美国国家航空航天局将同时把两个不同的计划送往火星。目前美国国家航空航天局尚未决定要将哪两个计划送往火星，一些可能获选的计划包括了(每位任职于美国国家航空航天局的科学家只能选择一个计划)：

Artemis 这个计划将从绕行火星的母船中发射碟形登陆器登陆火星，每个直径两英尺，最多可能发射四个。每个登陆器将利用降落伞的方式登陆火星表面，并分析火星土壤与大气。四个登陆器其中的两个预计将登陆在火星的极地区域。 CryoScout 这个计划将建造一个鱼雷外型的探测器，并且利用喷嘴加热的方式融化火星极地的冰冠。探测器预计将深入地表100码(91米)，并且分析这些融化的水以判断火星极地的状态。 KittyHawk 这个计划预计将建造三台或四台滑翔机，滑翔机翼展约六呎(1.83米)，并且探测水手峡谷。这些滑翔机将携带红外线频谱仪与照相机。 Naiades 本计划的命名由来为希腊神话中居住在山林水泽中的女神。这个计划预计将两台登陆器送往可能含有地下水的区域，并且使用低频电磁与其他装备探测火星是否有地下水存在。 Pascal 本计划预计制造24台小型气象观测站，并且将其散布在火星各地。 Urey 本计划预计包含登陆器/探测车两者，以研究火星岩的年龄。计划预计将针对Cerberus高原一带进行研究，并且将会寻找特定的矿物，以帮助科学家研究火星上的陨石坑与月球上的陨石坑的不同点。

2011年以后

美国的火星样本取回任务计划将于2013年实施，计划于2016年将半千克左右的火星土壤和岩芯样本送回地球作进一步研究。这个计划包括一个环绕火星轨道运行的返回装置和一到两个着陆装置，着陆装置可能配备有可以小范围移动的火星车，如果那时火星科学实验室仍然可以工作，可能也会利用火星科学实验室在大范围内提前采集样本，或者再发射一枚类似火星科学实验室的火星车用于这个目的。采集样本以后，样本将会被一枚小型火箭发射到火星轨道，与返回装置对接，这个对接也可能不只一次，然后由它将样本一次性送回地球。

2018年的火星任务将是一个着陆器，用于寻找火星上可能存在生命的证据。

2020年代将会有更多的样本返回任务实施，用于将火星样本送回地球。

2037年

在于印度南部城市海得拉巴举行的第58届国际宇航联合会大会上，美国宇航局宣布计划在2037年派宇航员登上火星，而不是之前传闻的2031年。

中国和俄罗斯未来发展计划

中国火星探测计划是中国第一个火星探测计划，中国航天局将与俄罗斯联邦航天局合作共同探索火星。将于2009年10月发射的萤火一号将会是计划的首颗火星探测器。

整个计划共分四个阶段：

阶段1：(现在到2009年)会对第一次任务进行充足准备，包括定立探测目标、技术研发和寻求国际合作。

阶段2：(2009年后)已发射的卫星将探测火星环境，所得的数据用作火星软着陆之用。

阶段3： 发射火星着陆器并携带一辆火星车，在火星上软着陆。

阶段4： 成立火星表面观察站、发展飞行器穿梭地球与火星、并且建立火星基地供机械探测器进入。此阶段的最终目标是为将来人类登陆火星提供基础，令人类可在火星观察站中观察火星。

萤火一号

萤火一号(YH-1)是中国火星探测计划中的第一颗火星探测器，作为中俄航天合作项目之一，计划于2009年10月和俄罗斯的“福布斯-土壤”(Phobos-Grunt)卫星一起搭载联盟号运载火箭从拜科努尔航天中心发射升空。大约经历10至11个半月的飞行后，进入火星轨道。萤火一号主要研究火星的电离层及周围空间环境，火星磁场等。2008年4月完成初样并公布于众。2009年6月完成正样并赴俄罗斯联合测试。

设计参数为：

尺寸：750×750×600 mm 重量：110 kg

功率：90 W(平均)180 W(峰值)

数据传输速率：80 bit/s

2 x 3块太阳能电池板，全长7.85米

印度未来发展计划

印度准备在2012年至2013年之间发射火星探测器，参加火星探测的全球竞争与合作。

日本未来发展计划

日本希望号火星探测器于1998年7月3日发射升空，是日本第一个火星探测器，也使日本成为世界上第三个发射火星探测器的国家。

日本火星探测器希望号在艰难地飞行了5年之后，最终于2003年12月9日被放弃。至此，日本的首次火星探测行动宣告失败。

日本目前尚无探测计划。

研究火星地质特征

研究火星的地质概况可以了解火星的变化过程和地球与火星之间的区别与共性。作为火星探测计划的一部分，科学家希望理解风、水、火山作用、构造地质学、撞击坑等过程在形成和改变火星表面中的相关角色。

比如，火星上有令人难以置信的巨大火山，其规模是地球上火山的10倍甚至100倍以上。这个不同点的解释就是火星地壳不像地球地壳一样运动。这意味着所有的岩浆汇集成为一个非常巨大的火山。

火星环球监测者探测器最近发现了在火星上分布着大面积的磁性物质，这表明火星曾经有一个像地球一样的磁场。由于磁场通常表现为保护行星不受各种宇宙射线的伤害，这一发现暗示很可能发现火星表面曾经存在生命的证据。对于远古磁场的研究对火星过去的内部结构、温度和组成也将提供重要信息。磁场的存在还表明火星曾经像地球一样充满生机。

最重要的是火星上各种岩石的组成以及年龄。地质学家通过岩石的年龄确定火星历史事件的顺序。组成告诉人们在过去的时间内发生了什么。鉴定有水存在才能形成的岩石和矿物质是其中尤其重要的一个任务。水是解开火星生命之谜的关键之一。

其他还有什么岩石中的原料包含有火星历史的信息?不同岩石在火星表面的分布有什么不同?未来的轨道监测以及登陆探测任务将通过特制工具解答这些问题。