我們離火星還有多遠？盤點火星探索的昨天今天明天

2015年10月18日 08:16
來源：鳳凰科技



火星探索

核心提示：探索火星甚至登陸火星的前提是我們必須對「紅色星球」有充分了解，否則載人探險等於自殺。因此，我們在這裡為讀者呈現火星探索的昨天、今天與明天，讓大家更多地了解這一神秘星球。

原標題：火星探索：昨天、今天與明天

來源：南方都市報

火星是人類嘗試探索的第一顆行星。整個太陽系除月球之外，人類展開最多任務的星球就是火星。從飛掠星球拍照、到進入火星軌道再到登陸器著陸，火星探索經歷了漫長的歷程，但是，對試圖拜訪自己的人類，火星一直不友好，差不多一半的行動都失敗了。

然而，這些失敗使人們積累了大量寶貴經驗，驅動著其後一次次更有雄心壯志的創舉。1996年，數個軌道飛行器和4個登陸探測器聯合收集的數據，讓人們了解到火星是跟地球最類似的星球，僅這一點就燃起了無限好奇。

當然，探索火星甚至登陸火星的前提是我們必須對「紅色星球」有充分了解，否則載人探險等於自殺。因此，我們在這裡為讀者呈現火星探索的昨天、今天與明天，讓大家更多地了解這一神秘星球。

歷史上的火星任務

01

Korabl4、Korabl5：失敗的飛掠嘗試。前蘇聯宇航局

發射時間：1960年10月10日和1960年10月14日

這是前蘇聯星際探索的初次嘗試，K orabl 4和K orabl 5是孿生飛行器，但兩個火箭都在第三階段點火時發生故障，都無法靠近近地軌道。

02

Korabl 11、Korabl13：失敗的飛掠嘗試。前蘇聯宇航局

發射時間：1962年10月24日和1962年11月4日

Korabl 11和K orabl 13是前蘇聯設計的兩個孿生飛行器，K orabl 11在靠近近地軌道時解體，碎片墜毀到地球甚至引發美國在阿拉斯加彈道導彈防禦體系的警報。

03

火星1號：失敗的飛掠嘗試。前蘇聯宇航局

發射時間：1962年11月1日

「火星1號」成功發射並在星際旅行了一段時間，曾傳回星際數據。但在1963年3月21日失去聯繫，當時飛行器距離地球已經有1.07億公里。

04

水手3號：失敗的飛掠嘗試。NASA

發射時間：1964年11月5日

在飛行器靠近軌道時，保護搭載儀器免受大氣摩擦的金屬殼未能按照預定計劃脫落，額外重量讓飛行器無法進入預定拋物線，最終難以靠近火星而是做繞日飛行。

05

水手4號：成功飛掠火星。NASA

發射時間：1964年11月28日

飛過火星時間：1965年7月14日

「水手4號」是第一個成功飛掠火星的人造飛行器，第一次給「紅色星球」拍攝近照。它飛掠時離火星的距離是9844公里，第一批數據傳回地球需要4天。「水手4號」拍攝到一個巨大的古老撞擊坑，首次證實火星大氣層遠比地球稀薄。到1965年10月，受限於當時的天線技術，無法再與地球聯繫。奇迹的是，在1967年年底，科學家再次恢復與「水手4號」的聯繫並再次接收數據直到12月20日。

06

水手6號、水手7號：成功飛掠火星。NASA

發射時間：1969年2月24日和1969年3月27日

飛過火星時間：1969年7月31日和1969年8月5日

「水手6號」和7號是完全一樣的飛行器，目標是飛掠火星並拍照。兩個孿生飛行器的探索幫助人類首次了解火星密度、半徑和形狀，初次看到南極冰蓋。現在這兩個飛行器都在做繞日飛行。

07

Kosm os419：失敗的軌道飛行器。前蘇聯宇航局

發射時間：1971年5月10日

Kosm os419已接近近地軌道，但火箭第四階段點火失敗，飛行器再次返回地球大氣層並被摧毀。

08

水手8號：失敗的飛掠探測器。NASA

發射時間：1971年5月8日

「水手8號」和「水手9號」是同時設計製造的飛行器，8號是飛掠火星的探測器，9號是軌道飛行器。不過8號未能脫離近地軌道。

09

Mars1969B、Mars1969A：失敗軌道飛行器。前蘇聯宇航局

發射時間：1969年4月2日和1969年3月27日

1969B在火箭起飛后第一階段點火失敗，1969A在點火的第三階段失敗后爆炸。

10

水手9號：成功的軌道飛行器。NASA

發射時間：1971年5月30日

進入軌道時間：1971年11月14日

「水手9號」是第一個環繞地外行星的飛行器，僅小幅度領先蘇聯的「火星2號」及「火星3號」，它們都在一個月內抵達預定目的地。「水手9號」繪製超過70%火星地表，以當時最低高度（1500公里）及最高解析度。紅外線儀偵測到熱源作為火山活動的證據。「水手9號」最終全面超越它的設計目標。

11

火星2號、火星3號：軌道飛行器成功，登陸失敗。前蘇聯宇航局

發射時間：1971年5月19日和1971年5月28日

進入軌道時間：1971年11月27日和1971年12月2日

「火星2號」和「3號」完全一樣，先後發射，2號進入軌道，但登陸器與飛行器無法按預期分離，3號的登陸器在嘗試著陸的時候遇到強大的沙塵暴，結果可想而知。兩個飛行器在短暫環繞軌道飛行期間一共傳回來60張圖片，記錄了火星表面從零下110攝氏度到13攝氏度的溫度記錄。

12

火星4、5、6、7計劃：全部失敗。前蘇聯宇航局

前蘇聯宇航局希望在1973年早於「維京人1號」實現登陸火星。但出於倉促四個飛行器的電腦晶元都有嚴重問題。火星4號在發射時點火失敗；火星5號進入軌道但環繞22周后就不再工作；火星6號成功進入軌道但登陸器在分離后失控墜毀在火星；火星7號與火箭脫離過早（距離火星軌道1500公里），無法進入軌道。

13

維京人一號：成功的軌道飛行器和登陸器。NASA

發射時間：1975年8月20日

進入軌道：1976年6月19日

登陸時間：1976年7月20日

軌道飛行器進入軌道后馬上開始為火星拍照，為登陸器「維京人1號」尋找合適的登陸點。地面控制人員原本希望在7月4日登陸，但預設地點太多岩石，7月20日擇地登陸成功，這是人造飛行器首次登陸火星，也恰是人類登月7周年紀念日。「維京人1號」首次對火星進行氣候研究，並對土壤樣本做了化學分析實現，它一直存活在火星上直到1982年11月13日電池耗盡。

14

維京人2號：成功的軌道飛行器。NASA

發射時間：1975年9月9日

進入軌道時間：1979年8月7日

登陸火星時間：1976年9月3日

「維京人2號」在預定的烏托邦平原著陸，與之前的「維京人1號」的著陸點相距1500公里。著陸時它的一個腳輕微受損，導致整體略微傾斜，卻不影響拍照，還能用小勺挖掘土壤樣本。1980年4月11日因為電池耗盡，「維京人2號」停止工作，攜帶它的軌道飛行器在環繞火星706圈、發回超過15000張圖片后也停止工作，今天「維京人火星任務」的照片依舊在火星相冊中頻繁出現。

15

火衛二號：失敗的軌道飛行器和登陸器。前蘇聯宇航局

發射時間：1988年7月12日

進入軌道時間：19 8 9年1月29日

「火衛二號」的設計目標是進入火星軌道飛行，然後彈射一個小型登陸器到主要衛星「火衛一」上。飛行器成功進入軌道並開始發回數據，但是1989年3月27日，在距離衛星很近準備發射登陸器時，其電腦系統突然癱瘓，從此失去聯繫。

16

火衛一號：失敗的軌道飛行器。前蘇聯宇航局

發射時間：1988年7月7日

「火衛一號」的設計目標是在飛行過程中研究太陽和星際空間，一旦進入火星軌道就拍攝火星及兩個主要衛星的圖片。但在飛行兩個月後的1988年9月2日，地面控制人員錯誤上傳一個電腦指令，解除了飛行器的動力推進系統，飛行器馬上改變太陽能板的方向，不再充電，任務失敗。

17

火星觀察者：失敗的軌道飛行器。NASA

發射時間：1992年9月25日

失去聯繫：1993年8月21日

在靠近火星軌道只有3天飛行時間時，「觀察者號」跟地球突然失去聯繫，至今科學家們還不能確定失敗原因。

18

火星全球勘探者：首個完全成功的軌道飛行器。NASA

發射時間：1996年9月12日

進入火星軌道：19 9 7年9月12日

失去聯繫：2006年11月5日

自1980年「維京人1號」被關閉后，火星「全球勘探者」是首個完全成功的軌道飛行器，從1999年3月開始科學運作之後，「全球勘探者」給科學家們提供豐富圖片和信息，包括當時最靠近火星、解析度最高的圖片。「全球勘探者」的工作時間被三次延長，成為當時服役時間最長的火星探測器。

19

火星探路者和旅居者：成功的登陸器。NASA

發射時間：1996年12月4日

登陸時間：1997年7月4日

火星「探路者號」在氣囊的幫助下成功登陸火星，成為20多年來繼「維京人」任務之後首個成功登陸火星的探測器。更令人興奮的是，在「探路者號」成功降落火星表面后的第二天，它攜帶的小型火星車「旅居者」爬了出來，給地球傳回大量圖片以及氣候數據。直到1997年9月27日「旅居者」和「探路者號」還在工作，之後失去聯繫，可能是能量耗盡了。

20

火星9 6：失敗的軌道飛行器、登陸車、鑽探臂。俄聯邦宇航局

發射時間：1996年11月16日

搭載航天器的火箭發射成功，但第四階段點火失敗，導致飛行器墜落在大洋中。科學家們打撈出部分儀器，這些儀器後來被安裝在歐洲宇航局合作的「火星快車」上，現仍在「火星快車」軌道飛行器上服役。

21

氣象軌道飛行器：失敗的飛行器。NASA

發射時間：1998年12月11日

氣象軌道飛行器被設計來搜尋火星過去氣候變遷的證據。1999年9月23日，當飛船非常靠近火星時，因為數學計算錯誤它進入了離行星過近的地方，大氣層迅速將其撕成了碎片。

22

Nozomi：失敗的軌道飛行器。日本宇宙科學研究所

發射時間：1998年7月3日

靠近火星：2003年12月14日

Nozomi是日本宇宙科學研究所研發的火星探測器，設計目的是拍攝火星表面圖像，研究大氣和太陽風的相互作用。但在1999年10月靠近火星時，Nozomi不能獲得足夠速度，因速度降低、拋物線改變無法進入火星軌道。

23

極地登陸車：登陸失敗。NASA

發射時間：1999年1月3日

嘗試登陸：1999年12月3日

「極地登陸車」是一個重290公斤的機器人，任務是降落在火星南極收集氣候和土壤信息。但是在靠近火星大氣層、做著陸準備時，它將天線轉向背對地球的一面，此後與地面控制中心失去聯繫。評估委員會對失敗原因進行調查，認為是軟體系統出錯導致制動火箭提前關閉，登陸器因此墜毀。其登陸器上攜帶了「星際協會」贊助研發的兩個火星麥克風，這是第一次由私人機構研製併發射的星際硬體，但遺憾它們也一同墜毀了。

24

勇氣號：火星漫遊車。NASA

發射時間：2003年6月10日

登陸時間，2004年1月3日

失去聯繫：2010年3月22日

「勇氣號」按照設定計劃在古謝夫撞擊坑成功登陸，第一次看到舉目皆是岩石的情景，與「探路者號」初次看到的非常類似，「勇氣號」的預定工作時間是90天，實際上大大超出預定，因為期間天氣狀況良好，冬季日照比想象多，沙塵暴和塵捲風也不像預想那麼嚴重，關鍵是「勇氣號」的自動除塵裝置非常有效。在「勇氣號」找到火星上曾經存在水的證據后不久，它的一個輪子被卡住了，之後幾年還能艱難移動。2010年冬它無法移動到有利地形接受日照，最終耗盡能量。儘管工作人員嘗試過無數次希望重新喚醒「勇氣號」，官方仍在2011年5月24日正式宣布任務結束。

25

鳳凰號：登陸探測器。NASA

發射時間：2007年8月4日

登陸時間：2008年5月25日

最後一次聯繫時間：2008年11月2日

「鳳凰號」火星探測器經過逾5億公里的跋涉，成功在火星北極著陸。任務是對之前尚未探測過的北極展開勘測。「鳳凰號」能研究冰是否融化過，也能尋找北極永凍土中有機化合物的蹤跡。2008年11月，由於雲層遮住太陽失聯。2010年5月12日，N A SA試圖通過「奧德賽」再次與「鳳凰號」取得聯繫，未果，只能宣布探測器「死亡」。「鳳凰號」完成了所有預期的科學實驗和觀測。

26

火衛一土壤：樣本取回失敗。俄聯邦宇航局

發射時間：2012年1月15日

「火衛一土壤」計劃的探測對象是火星兩大衛星「火衛一」和「火衛二」，這是首次針對火星衛星的探測任務。任務包括發射一個軌道飛行器觀測火衛一、發射一個小登陸器採集火衛一土壤樣本，最後往地球返回發射一個微型「飛行分子」、攜帶100立方厘米的土壤樣本返回地球實驗室。不過由於在發射后飛行器未能點火，墜落在南太平洋。

27

螢火一號：失敗的軌道飛行器。中國航天局

發射時間：2012年1月15日

「螢火一號」是中國火星探測任務的第一個飛行器，計劃是環繞火星衛星採集信息，但發射時因搭載俄羅斯的「火衛一土壤」樣本取回飛行器而失敗。

正在進行的項目

●奧德賽：軌道飛行器。NASA

發射時間：2001年4月7日

進入火星軌道：2001年10月24日

「奧德賽」已服役超過10年時間，超過最初設計的3倍，是N A SA歷史上服役時間最長的軌道飛行器。它對火星表面進行日夜不間斷拍照，並且以有史以來的最高精度，對星球表面的熱紅外波進行記錄和觀察。「奧德賽」偵察到在極地附近地表下有廣大冰層，也發現火星表面的大量橄欖石，暗示過去相當長時間這裡極為乾燥。「奧德賽」也監測著火星表面的輻射程度，還為兩個火星漫遊車———「好奇號」和「機遇號」提供中繼通訊支持。

●火星快車和小獵犬2號：軌道飛行器和失敗的登陸器。歐洲宇航局

發射時間：2003年6月2日

進入火星軌道：2003年12月26日

這是歐洲宇航局的首個火星探測任務。在準備著陸前5天「火星快車」釋放登陸器，遺憾的是儘管整個飛行旅途沒出任何問題，30公斤重的「小獵犬2號」卻在脫離飛行器的瞬間失去音信……不過「火星快車」順利環繞火星軌道併發回美麗的3D照片，它也偵察到濃度超常的甲烷，暗示近期曾有火山活動。

●機遇號：陸地漫遊車。NASA

發射時間：2003年7月7日

著陸時間：2004年1月24日

「機遇號」是正在火星地表漫遊的太陽能動力火星車，在登陸的第一天它就發現了赤鐵礦，暗示星球上曾經有水。它可以拍照、採集岩石樣本並自動分析成分。在超過10年的漫

游中「機遇號」曾遇到不少麻煩，2005年輪子被沙丘卡住，2007年曆時數月的沙塵暴遮蔽太陽使其電量過低進入休眠，2008年輪子又被鵝卵石卡住。但每一次「機遇號」都努力突圍，探測了一個又一個撞擊坑，現在它已走了超過35公里，創造了地球外無人探測車的移動距離新紀錄。

●火星勘測軌道飛行器：軌道飛行器。NASA

發射時間：2005年8月12日

進入火星軌道：2006年3月10日

「火星勘測軌道飛行器」上裝載的是所有火星任務中最先進的照相機和光譜儀，主要任務是證明火星歷史上是否曾經有水？這個軌道飛行器用前所未有的解析度對火星進行拍照，為未來的火星地表任務尋找適合的登陸點，也為現在和未來的火星任務提供高速的中繼通訊功能。「火星勘測軌道飛行器」也對火星的天氣狀況進行實時監測。

●好奇號：陸地漫遊車。NASA

發射時間：2011年11月26日

登陸火星時間：2012年8月6日

「好奇號」在蓋爾撞擊坑著陸的時候，距離預設著陸點只有2 .4公里差距。它是在「勇氣號」和「機遇號」的基礎上開發的新一代核動力陸地漫遊車，作為第四個成功登陸的火星車，主要任務是研究撞擊坑內的環境是否能支持生命，是否有水，是否具備人類登陸探索的可能性。兩年工作后它來到撞擊坑底部，之後慢慢向另一面爬行。

●MAVEN：軌道飛行器。NASA

發射時間：2013年11月19日

進入火星軌道：20 14年9月22日

MAVEN是「火星大氣與揮發物演化任務」的簡稱，探測器經過10個月的飛行進入火星軌道，使命是調查火星大氣失蹤之謎，並尋找早期水源及二氧化碳消失的原因。MAVEN已經回答了關於火星氣候和居住條件的關鍵問題，尤其幫助科學家了解了火星外大氣層和電離層的情況。

●MarsO rbiter Mission：火星軌道飛行器。印度宇航局

發射時間：2013年11月5日

進入火星軌道：2014年9月24日

MOM是印度的第一個星際飛行器，攜帶5個共重15公斤的科學儀器，它進入火星軌道的時間僅比M A V E N晚兩天，運行軌道非常橢圓，最靠近火星的一點只有387公里，最遠離的一點有8萬公里。該項目大部分技術和部件是印度本土研發，耗資約4700萬美元，僅是MAVEN的十分之一，是至今最省錢的火星探測項目。

未來的火星任務

●ExoMars：軌道飛行器、登陸器、漫遊車，歐洲宇航局

計劃發射時間：2016年到2018年

由歐洲宇航局與俄聯邦宇航局合作，目標是探測火星過去和現在是否有生命標記。ExoMars由數個軌道飛行器和陸地漫遊車構成，有兩次發射任務，其中2016年發射的「微量氣體軌道飛行器」將繪製火星上甲烷的分佈地圖，為2018年發射的漫遊車尋找合適登陸點。2018年發射的漫遊車是設計重量276公斤的小型「越野車」。

●洞察號：未來漫遊車，NASA


計劃發射時間：在2016年3月8日到2016年3月27日之間

計劃登陸時間：2016年9月

「洞察號」的目標是將裝載有地震儀及熱流偵測器的固定式登陸載具發射到火星表面，準確研究火星地殼、地幔和地核，分析早期的地質演變對現在地質構造的成因。

●Mars 2020：漫遊車，NASA

計劃發射時間：2020年7月

計劃登陸時間：2021年3月

它的設計基本上是根據「好奇號」的原型，但是搭載的科學儀器將完全不同，備選儀器已經有超過60個，最終選擇要根據任務優先性以及儀器的重量來考量。「2020」的設計登陸點是Jezero撞擊坑，任務目標是通過研究火星地表地質分析歷史上是否有生物標記，現在是否有生命存在，並評價人類登陸火星時的各類風險。