天問一號：連本帶利奔火星_風聞

一個老生常談的問題：為什麼要去火星？

因為火星是全宇宙人類最容易到達的行星，不去火星還能去哪？咱們不妨從這個角度重新認識一下太陽系八大行星。

好大的太陽系

第一顆，水星。

1973年發射的美國“水手10號”，飛掠水星(相當於路過)拍下了人類第一張近距離的水星照片。2004年發射的美國“信使號”，是唯一繞着水星轉圈的環繞探測器。2018年發射的歐洲和日本合作的貝皮科倫布號探測器，預計2025年到達水星，目前還不算數。

這仨就是目前為止人類探測水星的全部，一個早已遠離，一個已經墜落，最後一個還在路上。

第二顆，金星。

這是蘇聯表演的舞台，從60年代開始連續向金星發射了多個Venera系列探測器。

1966年的3號嘗試登陸金星，最終墜毀，成為人類第一個落到另一個行星的航天器。

1967年的4號在金星大氣層裏工作了93分鐘，還沒落地就失聯了，只傳回部分數據。

1970年的7號降落金星表面，但受損嚴重，僅微弱工作了23分鐘，傳回了温度氣壓等數據，成為第一個傳回金星內部數據的探測器。

1975年的9號登陸後工作了53分鐘，是第一個從金星傳回黑白照片和科學數據的探測器。

1982年的13號登陸後工作了127分鐘，傳回了第一張金星地表的彩色照片。

蘇聯一直幹到了16號，就像自殺式衝鋒似的，為人類獲取了大量金星資料。

相比來説，美國要遜色的多，水手2號、5號、10號只是飛掠金星，在幾千公里外一閃而過，只有1978年發射的兩個先鋒金星號才算得上正宗的金星探測器，其中一台還釋放了着陸器在金星表面工作了68分鐘。

進入80年代末期，美蘇爭霸結局已定，金星探測開始迴歸科研屬性。

1989年美國發射的“麥哲倫號”探測器，對金星進行了詳細探測，於1994年到期墜毀，成果豐碩，被譽為最成功的金星探測器。

2005年歐洲發射了首個金星探測器“金星快車”，於2015年1月壽終正寢，同樣收穫滿滿。

2010年日本發射了首個金星探測器“拂曉號”，也是亞洲首個金星探測器，雖然一路故障，幾經折騰，延遲五年後終於還是進入了金星軌道，成為目前唯一在軌的金星探測器。

不算美蘇爭霸的面子工程，金星探測器主要就這仨。

不過有好消息，2021年6月美國宣佈在2028年-2030年發射兩顆金星探測器，歐洲不甘人後，沒隔幾天也宣佈2030年後發射金星探測器。此外，人類就沒有更多的金星探測計劃了。

最後説個小知識，金星是天空中最亮的星星（最亮的恆星是天狼星），經常出現在月亮旁邊，肉眼就能找到。

第五顆，木星。

可能因為對金星用力過猛，導致冷落了木星。不算70年代飛掠木星的幾顆美國深空探測器，人類第一個真正的木星探測器是1989年美國的“伽利略號”。

2003年伽利略號到期墜毀，然後直到2016年，美國朱諾號探測器進入木星軌道開始接班，成為人類第二個木星探測器，目前計劃延期服役至2025年9月，是當前唯一的木星探測器。

不過未來木星會比金星熱鬧。先是歐洲的木星冰月探測器，計劃2022年6月發射，接着是美國歐羅巴快帆號木衞二探測器，計劃2025年前發射，再後面是中國2030年木星探測計劃，都是十年內的事。

朱諾號拍攝了大量壯觀的木星照片，有興趣的同學可以上網找找。

第六顆，土星。

土星比木星還要冷清，不算一掠而過的探測器，真正的土星軌道探測器只有1997年美歐17國合作的卡西尼號，堪稱人類最豪華的地外行星探測項目。卡西尼號前後二十年提供了詳盡的土星資料，最終於2017年耗盡燃料，墜入土星，結束了輝煌的一生。

另外，木星土星是氣態行星，登陸就別想了，不如欣賞一下本僧用手機加鏡頭改裝的土裝備拍攝的土星照片吧。

第七、八顆，天王星、海王星。

大名鼎鼎的旅行者2號，1977年發射後就一路往太陽系外面跑，沿途經過了木星、土星、天王星、海王星，隨後奔向太陽系邊緣。

非常慚愧，旅行者2號是人類唯一到訪過天王星和海王星的探測器，這匆匆一瞥還是三十年多前的事情。

第九顆，不是冥王星。

冥王星雖然已經不是行星了，但旅行者2號還是去看了一眼。此外，2006年美國發射的“新地平線號”探測器，以人類有史以來創造的最快速度衝向太陽系邊緣，2015年飛掠冥王星，首次捕捉到了大量冥王星的細節，拍下了迄今為止最為清晰的冥王星照片。

以前認為過了冥王星就算出太陽繫了，但現在的太陽系和曾經小學課本上的太陽系大不一樣。

冥王星待的地界叫“柯伊伯帶”，那地方發現了大量的小行星，居然還找到一顆質量比冥王星多27%的小行星，於是冥王星就被九大行星開除了，成了一顆矮行星。

人類對這裏的世界所知甚少，柯伊伯帶到底有多少小行星還是個未知數。有意思的是，2016年科學家發現那裏有6顆天體運行軌道異常，它們擁有相同的傾角，且朝向太陽的角度相近，這種情況自然形成的幾率只有0.007%，99.993%的可能是受到附近一顆大質量行星的影響。

經過計算，這顆未知行星有地球質量的10倍，公轉週期1~2萬年，極有可能是太陽系的第九大行星。

但因為離太陽太遠，幾乎沒有反光，在一片漆黑而寬廣的柯伊伯帶，找到這顆10倍地球質量的行星，比大海撈針還難，就目前的技術水平看，是沒啥指望的。

雖然太陽光照不到這裏，但太陽引力仍能支配這裏，所以柯伊伯帶依然屬於太陽系，因此太陽系應該長這樣才對：

這還沒完，你可能還聽説過柯伊伯帶外面還有一個“奧爾特雲”，面積大的嚇人，得用光年做單位，居然也歸太陽系管！

扯遠了。總之，太陽系大的離譜，疑似有九大行星，但去老九那串門，想都不敢想。老八、老七的地盤，也只有中美敢吹個牛，説二十年內去看看。老六、老五熱鬧些，至少排上時間表了。老二、老大脾氣太倔，如今門前冷落，偶有訪客。只有老四，集萬千寵愛於一身。

順道嘲諷一下那些吊打外星人的電影：就這情況，外星人若有能力來到地球，人類還打啥打？另外，既然人家都跨越星系了，還佔領地球圖啥？地球上這點石油夠他們飛一趟的油費嗎？

獨得恩寵的火星

我們把前面提到的探測器分三類：

第一類是在太陽系裏亂跑亂竄的，居無定所，比如小行星探測器。這哥們兒順路也能探測行星，但畢竟是兼職，停留時間短，幹活少，不在討論範圍之列。

第二類是圍繞行星轉圈的，相對固定，一般叫環繞探測器、軌道探測器等等。想深入研究行星，就得靠這個，天天干活。

第三類是直接把傢伙式兒送到行星表面，貼身幹活。為了方便稱呼(但不嚴謹)，咱們把不能移動的叫着陸器，比如在火星打洞的美國“洞察號”，把能移動的叫巡視器或火星車，比如好奇號、毅力號、祝融號。

從實施難度來講，巡視器>着陸器>環繞探測器。

水、金、木、土、天、海六大行星，再加冥王星，仍在運行的只有2個環繞探測器。而火星呢？不好意思，仍在運行的有8個環繞探測器、3輛火星車、1台着陸器。你説，地球人是不是太偏心了？

從六十年代至今，人類一共發射了49次火星探測器(包括失敗的)，其中41次是美蘇的傑作，雖然蘇聯的18個全部失敗了。

美蘇之外的8次發射分別是：

俄羅斯：1996年發了一個，掉回地球，沒成。2011年又發了一個，順帶捎上了中國首個火星探測器“螢火一號”，掉回地球，沒成。

日本：1998年發了一個，直接打飛，沒了。

歐洲：2003年用俄羅斯火箭發了一個，成一半，丟一半，成的那半運行至今。2016年再用俄羅斯火箭發了一個，再成一半，再丟一半，成的那半運行至今。

印度：這位哥可得好好説道説道。

2013年印度成為亞洲第一個成功發射火星探測器的國家，對印度而言確實是很大的突破，至少超過了外界預期，西方媒體紛紛捧場，甚至被《時代週刊》評為年度最佳發明。一時間，印度航天事業大有吊打中國的勢頭。

實際上，印度火星探測器的科學載荷只有15公斤，就這點設備，你就不能指望幹出什麼大事，屬於典型的網紅景點打卡，搶個頭彩。對比中國天問一號，光是一台高分辨率相機就有43公斤。

可即便火星打卡，美國人也是出了大力氣幫忙的，印度探測器的深空測控全是NASA做的，相當於印度造了車，美國幫忙開到了火星，而後者才是火星探測的主要門檻。

航天雖然是高科技，但在美歐玩熟的領域，只要你捨得出錢，沾點光還是沒問題的，印度就是憑這個屢次搶在中國前頭，不亦樂乎。

印度不但摘下了亞洲第一個探測火星的帽子，探月也攆着中國腳步追，為了拿下一箭多星世界記錄，向太空撒了一筐土豆（一箭104星），還打算趕在中國前頭於2020年發射太陽探測器，後來據説是因為疫情導致外國專家進不來，黃了。

這麼説印度實在太過分了，得反駁幾句：“承認印度領先有這麼難嗎，如果自身沒有實力，你以為有錢就可以為所欲為嗎！”

阿聯酋：2020年也成功發了一個火星探測器，大小和印度差不多，探測器從設計到製造均在美國且由美國人包辦，發射在日本，用的日本火箭，阿聯酋參與了研製過程以及後期的形象大使工作。可見，有錢真的可以為所欲為。

中國：2020年“天問一號”繞火星成功，攜帶的“祝融號”火星車登陸火星成功。

看得出來，在“繞火星”這事兒上，中美歐是靠譜的。不過在“登火星”這事兒上，歐洲人就只有一半靠譜了。

2003年丟的那一半就是一台着陸器，獵兔犬二號，降落時砸懵了，四個太陽能電池板沒有完全打開，導致天線無法展開，失聯。2016年丟的那一半也是一台着陸器，下降速度過快，直接墜毀，炸了。

歐洲人民不信邪，決定2018年再發一個，後來推遲到2020年，再後來推遲到2022年……原因是降落傘不給力，擔心又把着陸器砸壞了。沒辦法，最後還是求助美國老大哥吧，美國Airborne Systems公司接下了這個活，終於，2022登火星可以妥了。

目前為止，人類成功把10個探測器送到火星地表，其中9個是美國的，包含4台着陸器（不會移動）和5台火星車（可移動），還有1個是中國的。

新人報道

七大行星羅列得差不多了，最後按國別重新捋一捋，感受一下中國在行星探測領域的地位。

美國：咱就不比了。

歐洲：2個火星環繞探測器，仍在軌，2台火星着陸器，均失敗；1個歐日合作水星探測器，在路上；1個金星快車，已退役；1個美歐合作土星探測器，已退役。

日本：1個歐日合作水星探測器，在路上；1個金星探測器，仍在軌。

中國：1個火星環繞探測器，1輛火星車。

印度、阿聯酋：到此一遊。

俄羅斯：計劃中。

這麼按數量粗粗一算的話，美國第一梯隊，歐洲第二梯隊，中日第三梯隊，其他人就不用排隊了。注意，這説的是行星探測，不包括其他空間探測、月球探測和地球衞星。

聽到還在“第三梯隊”，都沒能把歐洲摁下，很多人心裏要犯嘀咕了。沒事，咱有辦法混到第一梯隊：按體重算。

連本帶利還歷史債

體重對航天器而言，就像一個國家的GDP，體量在很大程度上決定了很多事情。在火星這事兒上，誰是胖子，誰是瘦子？

歐洲，兩台。

2003年的“火星快車”，總重1120公斤，開荒之旅，功能比較齊全，帶了7台設備，合計113公斤，外加一台失聯的着陸器60公斤。

2016年的“微量氣體軌道器”，總重4332公斤，着重分析火星大氣的甲烷和微量氣體，功能非常專一，設備合計113.8公斤，外加一台爆炸的着陸器577公斤。

美國，實在有點多。

先説在火星落地的：2011年發射的火星科學實驗室飛船和2020年發射的毅力號飛船，總重都在4噸左右，這倆就是單純送貨的，分別把899公斤的好奇號和1025公斤的毅力號送到了火星地面，尤其是毅力號，降落姿態極為瀟灑。

再就是繞火星轉圈的：2014年的MAVEN，2.5噸；2005年的MRO，2180公斤；2001年的Odyssey，725公斤。這仨雖然不重，但目前都還在運行。

下面輪到中國新人登場了。

天問一號，總重5噸，其中着陸器1.3噸，包含火星車240公斤。這份量，算是連本帶利把歷史債一次性還清了。

同樣是開荒之旅，天問一號任務比較全面，帶了13台設備，天上7台，地上6台，研究火星的地形地貌、土壤特徵、地質構造、磁場情況、大氣環境等。

這13台設備的參數都是公開的，不滿足於單純比體重的同學，可以和歐美挨個比設備，不過這活有點累，本僧就不代勞了。

總的來説，個別技術世界領先是沒問題的，但全面吊打美國是不現實的。

超歐趕美

很多人稱讚天問一號首次實現了“繞-落-巡”三大目標，這個説法對外行來説實在不容易理解到底有多厲害。咱換個簡單點的：天問一號是人類有史以來最大的火星探測器，這樣聽着是不是更威風？

歐洲原計劃是“繞-落”，探測器飛到火星後，一部分繼續留軌道上繞圈，一部分扔火星上，而扔下去的着陸器不能移動，所以沒有“巡”。美國人是“落-巡”，飛船是專程送火星車的，到火星就一頭紮下去了，所以沒有“繞”。

從這個角度講，天問一號怎麼算都是“超歐”了，但“趕美”仍然不容易。

中國是把火星車和環繞器一塊送，所以總體塊頭大。美國是把火星車和環繞器分開送，塊頭雖然小點，其實單論環繞器並沒有比天問一號小，火星車更是中國的四倍，領先程度自是不用説。

美國之所以沒“繞”就直接登陸，是因為已經有三台火星環繞探測器了。天問一號“繞”3個月才把着陸器放下去，就是因為第一次去火星，不熟，得先轉幾圈熟悉環境。

儘管天問一號體格最大，但在火星這場子裏，美國仍然是老大哥。

總結一下去火星的難點吧：從歐洲依賴俄羅斯火箭可以看出，大推力火箭是個難點；從歐洲求助美國可以看出，降落傘是個難點；從美國協助印度可以看出，深空測控(遠距離遙控)是個難點。好在，咱們都解決了。

除此之外，還有一個難點比較有意思。

相比其他星球的環境，火星算得上温柔鄉了，和當年蘇聯向金星扔一次性照相機不同，扔火星上的探測器都工作了很長時間，可你知道火星車最後是怎麼壞的嗎？

勇氣號，設計壽命90天，結果乾了6年，最終因太陽能板被灰塵覆蓋導致電力不足而失聯。機遇號，設計壽命90天，結果乾了14年，也是死在灰塵覆蓋。

實際上，這90天的壽命就是根據灰塵覆蓋速度算出來的，好在火星很給面子，風暴偶爾會把灰塵吹走，這才多用了好幾年。後來NASA發狠了，索性直接裝核電池。

好奇號，設計壽命一個火星年，大約687個地球日，不過核電池壽命為14年，所以好奇號在2012年8月登陸火星後，到現在還在幹活。毅力號，用的也是核電池，相信情況差不多。

比較悲催的是在火星上打洞的“洞察號”：

這太陽能板幾乎和灰塵融為一體了，工作人員開動電機，希望通過振動清除灰塵，但毫無起色。

眼看着就要掛了，結果出了個極具戲劇性的事情。起初，洞察號按照計劃刨了點土，要埋地震儀的數據線，沒想到這個動作帶走了外殼上的灰塵。

工作人員興奮了，他們想了個辦法，趁着火星起風時，把土倒在太陽能板上，希望能吹走一些灰塵。這一剷土下去，果然恢復了一些，每天的發電量還真就增加了0.03度電！

諸位，這可是少見的用小學常識解決的航天難題啊！

沒想到吧，在火星幹活，最大的困難竟然是灰塵！既然人家吃過這個虧，咱們當然會有所防備。

祝融號首次採用了電除塵技術，也就是在太陽能板背面加一層電路，這個電場可以極化灰塵，再通過電場的改變移走灰塵。不過這個技術難度不小，美國為了除塵早就絞盡腦汁了，試過毛刷，也試過電除塵，最後都沒能成功應用。

祝融號的設計壽命同樣是90天，電除塵技術能否帶來驚喜，拭目以待吧！

中國的火星探測雖然遲了點，但這第一步踩得着實夠勁道，幾乎一下就緊挨着美國身後了。而且根據以往經驗看，後面幾步肯定早在蓄力了，第二步“火星取樣”搞不好就要邁到前面去。

美國的火星取樣計劃比較細緻，先是由毅力號收集有可能證明火星生命的樣品，2026年再發一台着陸器去取，再由歐洲探測器幫忙回地球，這一圈折騰下來，到地球的時間已經是2031年了。

中國天問二號計劃2028年發射，估計是下火星後，隨便撈一把就回來，所以2030年就能回家，計劃上比美國早一年到地球。

這要真比美國人早了，那可就有意思了，無論天問二號在火星薅到啥，只要能從別的行星帶樣品會地球，那絕對是人類航天事業的偉大突破！

變化趕不上計劃

航天這事兒和打仗一樣，是非常系統性的工作，所以計劃顯得尤為重要。拿神舟飛船舉個例子。

神1、神2，起步；

神3、神4，搭載模擬人；

神5，載人；

神6，載雙人；

神7，載三人；

天宮1號，發射；

神8，送模擬人到天宮1號；

神9、神10，送人到天宮1號；

天宮2號，發射；

神11，送人到天宮2號；

天舟1號，送貨到天宮2號；

天和核心艙（空間站），發射；

天舟2號，送貨到天和艙；

神12，送人到天和艙；

接下來：問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟3號、天舟4號、神13、神14……都已經排上日程了。

從載人飛行到空間站，一步一個腳印，夠清晰吧！

難道印度就沒計劃嗎？是的，月球熱了就探月，火星熱了就奔火星，接下來一定會吹牛要搞空間站，反正中國有的，他都要。不是我看低印度，這哥們兒連步槍子彈都靠進口，一個連發射子彈都困難的國家，你覺得能獨立發射火箭嗎？

那美國呢？沒錢了，爭取預算越來越困難，要不是這幾年被中國刺激到了，NASA都快成清水衙門了。這次NASA局長拿着祝融號照片在國會上笑得合不攏嘴，美國為了證明自己的優越性，大概率會增加NASA預算，提出很多雄心勃勃的太空計劃。這也算天問一號為人類航天事業做出的另一份貢獻。

歐洲日本雖然航天實力不俗，但也沒法像中國這麼有計劃、有定力地推進航天事業。歐洲很少能按日程辦事，拖拖拉拉是常態，日本單項技能出色，可是體量小，難以盡善盡美，探測器經常一路故障，磕磕絆絆。

以中國的航天水平，早就可以去地月系統外摘很多“亞洲第一”的帽子，但中國一直在默默耕耘更有科研價值的空間站，這份定力絕不是印度這類國家所具備的。

隨着中國對基礎科學投入的不斷增加，各種航天計劃紛紛出爐，有志於此的青年很快就會迎來一段幸福時光。

譁寵取寵的價值

1990年NASA幹了一件“蠢事”。

一個叫卡爾薩根的人説服NASA讓64億公里外的旅行者1號，調轉相機方向，給地球拍了一張照片，這張照片毫無科研價值，卻浪費了極為寶貴的燃料，非常不理性。

照片中這個小小的亮點就是地球，卡爾薩根在《暗淡藍點》中感慨道：“看看那個光點，是的，那就是我們的家園，我們的一切。你所愛的每一個人，你認識的每一個人，你聽説過的每一個人，曾經有過的每一個人，都在它上面度過他們的一生。這裏聚集了一切的歡樂和痛苦，數以千計的自以為是的宗教、意識形態和經濟學説，所有的獵人與強盜、英雄與懦夫、文明的締造者與毀滅者、國王與農夫、年輕的情侶、母親與父親、滿懷希望的孩子、發明家和探險家、德高望重的教師、腐敗的政客、超級明星、最高領袖、人類歷史上的每一個聖人與罪犯，都住在這裏：一粒懸浮在陽光中的微塵。”

這張照片後來廣為傳播，雖然沒有科研意義，卻讓人類真切感受到了自身的渺小，成為一代經典。

這種“蠢”事，NASA乾的可不少，比如這次毅力號就帶了一塊火星隕石。這塊石頭是60萬年前火星被小行星撞擊時，被炸飛到地球的，如今人類帶它落葉歸根，這簡直就是言情小説的情節。

NASA其實是一個充滿浪漫情懷的科研機構，這是探索宇宙必不可少的因素。

最近中國航天局發佈了首批火星照片，其中一張也有異曲同工之妙。火星車跑到十米開外，放下一台分離相機，然後跑回來和着陸器合了個影。

這操作非常敗家，首先要給相機裝上無線電，用來遙控拍照以及回傳照片，然後還得在火星車上設計一個分離結構，前前後後增加不少重量。花這麼大功夫，就為了這張毫無科研價值的照片，這事兒完全不符合航天局一貫的理性作風。

但這照片確實很有水準，把一台冷冰冰的機器變成了一個可愛調皮的機靈鬼。這張合影，讓我們看到了中國航天的人文變化，別的先不説，估計以後枯燥的工作會變得越來越有趣了。

其實吧，航天是人類共同的事業，本就應該在浪漫和諧的氛圍中一起努力。可惜，美國是以法律形式限制了中美航天的合作，以前是限制中國，現在卻有點諷刺意味了。

中國空間站馬上要取代國際空間站，成為人類唯一的空間站。原先在國際空間站工作的國家幾乎都加入了中國空間站，唯獨美國不行，這不是我們小氣，而是他們自己法律不允許。

這可不是什麼喜劇，因為無法相互分享數據，人類已經在航天事業上做了大量重複工作，鬧到現在連太陽系都還沒走遍，這不得不説是人類的悲劇。

既然都是航天人，眼界就得開闊點，老在地球上打打殺殺，不如攜手邁步宇宙星辰。