火星機器人探測

王世杰團隊

“從望遠鏡到機器人，從窺見一斑到探測儀器登陸，人類正一步步地揭開火星的面紗。”

在人類探測火星的歷史中，早期主要通過望遠鏡觀測，到了上個世紀發射了數十個軌道衛星進行探測，然而真正認識火星是從踏上火星開始的。雖然人類目前仍沒有像在月球那樣在火星留下過腳印，但機器人卻已幫我們實現了這一目標，包括著陸器和火星車。

然而實現這一壯舉也是在很多失敗的基礎上。1971年蘇聯發射了火星2號3號著陸器，雖然都沒有成功，但卻是人類探測器第一次到達火星表面。直到1976年美國發射了維京1號和2號，成功實現軟著陸，并傳回了火星表面第一張彩色照片和大量的科學信息。它探測獲取著陸點的溫度范圍為150～250K，觀察到火星存在季節性沙塵暴，實施的生物學實驗提供了生命存在的可能證據，但并未得到其他實驗的佐證。然而這些都是著陸器，未能在火星上自由移動。

1997年美國發射了火星探路者號，著陸點是火星北半球的一個古老平原，搭載了一個名為Soiourner的小型火星車，是第一個在火星上行駛數米的火星車。SOjourner傳回了550幅圖像，進行了15次以上巖石和土壤的化學分析，及對風和其他氣候的大量研究。本次科學探測儀器研究表明火星曾非常的溫暖濕潤，大氣中水含量很高并可能有液態水存在。

2003年NASA分別發射了勇氣號和機遇號火星車，是同型不同名的“雙胞胎”，分別著陸于被認為曾是湖泊的古謝夫坑和有大量的赤鐵礦沉積的本初子午線平原，其中機遇號剛好降落在一個有基巖露頭的火山口，研究表明它們曾在鹵水中浸泡過，這是火星曾存在液態水的強有力的直接證據；機遇號還發現了Heat Shield隕石，是第一個在外星球上發現的隕石。兩個火星車都只設計了3個月的任務，勇氣號于2010年3月與地球失去了聯系，然而機遇號依舊正常運行，截止到2018年1月已經在火星上行駛了45.09km，工作時間達到了設計壽命的55倍。

2008年美國NASA發射鳳凰號火星車，降落在火星北極地區，任務是研究水的地質歷史，這是火星古氣候變化的關鍵。另外還要評估火星的居住適宜性。本次探測發現了火星有雪的降落，證明了云層中水冰的存在而不是干冰（固態二氧化碳）；對火星土壤也做了詳盡的分析，為模擬火星土壤提供了大量的依據；還探測到廣泛存在的高氯酸鹽，對認為適合生命生存的環境有了新的沖擊。

2012年美國發射好奇號火星車，如汽車大小，899公斤重，主要任務還是研究火星生命、水、氣候和地質歷史，并為以后的人類登陸火星做準備。好奇號在大氣中并沒有探測到甲烷存在的跡象，表面甲烷微生物存活概率很低；但發現火星土壤含有豐富的水分，大約有1.5～3%的比重。

更值得介紹的是今年5月5日發射的InSight著陸器，將是實現首次對火星內部結構進行探測，主要通過地震儀和熱流探針來給我們提供數據，會對火星內部結構及物理性質有新的認識。

在未來也會有更多的火星著陸器及火星車被送往月球，比如NASA的Mars 2020將搭載一臺直升機、歐空局和俄羅斯打算2020年合作發射的ExoMars火星車以及2021-2022年印度可能發射的Mangalyaan 2，其中ExoMars將會在火星表面打2米深的鉆，并計劃采樣返回，如果成功將是人類對火星探測的一次新里程碑。我們中國在火星探測上也在緊鑼密鼓地追趕，在2020年也將發射火星著陸器，攜帶一輛火星車在火星表面實現軟著陸，對人類的火星探測將添上濃墨重彩的一筆。（編輯/高緯時）