前仆後繼，成果不斷，火星奧秘終將揭開_風聞

6月29日，中國“天問一號”完成既定科學探測任務，火星車和環繞器獲得約1040 GB原始科學數據，將向全球開放。近日消息稱，迄今唯一探測火星內部的美國“洞察號”取得一系列成果後，即將於今年晚些時候退役。

天問一號着陸器和巡視器合影《星火燎原》（圖源：國家航天局）

自從1960年首探火星以來，人類的火星探索之旅已經走過了一個甲子。在近20年更是迎來了一波高潮，時至今日仍然有11個火星探測器正在火星工作，它們分別是2001年的奧德賽號（美），2003年的火星快車號（歐），2005年的偵察軌道器（美），2011年的好奇號（美），2013年的曼加里安號（印）和大氣專家號（美），2016年的微量氣體探測器（歐/俄），2018年的洞察號（美），2021年的希望號（阿聯酋）、天問一號（中）和毅力號（美）。

隨着越來越多的國家開啓火星探索計劃，在任務數量增加的同時，任務的難度和深度也在快速提升，形成了對火星由內到外的研究網絡。以新聞中提到的任務為例，中國的天問一號實現了人類火星探測史上唯一的“繞、落、巡”三大工程目標均獲成功的壯舉，且環繞器和祝融號火星車仍會源源不斷髮回火星遙測和地表探測的數據。洞察號則首次深入火星內部，通過固定下來的火星地震儀和熱流偵測器兩個核心儀器長期瞭解火星內部的變遷，與之伴飛抵達火星的MarCO衞星編隊也是人類首次利用小衞星探測火星。

地球和兩個鄰居對比（圖源：NASA）

人類對火星態度如此熱忱，也跟這顆時隱時現的紅色小星球特點有關。它是地球的兩個近鄰之一，和地球同為巖質行星、同處在太陽系內的宜居帶內。火星雖然大氣稀薄、體積和引力較小，但總體條件比另一個鄰居金星好了太多，後者是個擁有濃密硫酸大氣、周身460攝氏度、氣壓是地球海平面90餘倍、經常火山噴發的極度惡劣環境。相比之下，人類邁出地球的最佳首選只能是火星。

在早期的火星探測中，人類航天器只能進行飛掠探測，在極短時間內觀測火星後便滑入深空。隨着技術日趨成熟，環繞、着陸和巡視類任務成為主流。其中，能夠長期環繞火星的任務可利用太陽能維持較長任務週期，保證多種星載儀器長期工作，全方位探測火星的重力場、磁場、大氣層、地形地貌等，且可以服務於火星表面的小型着陸器和巡視器，進行地球與火星之間的中繼通信，有着無法取代的核心地位。

人類火星探測任務類型對比

而着陸任務能通過複雜的着陸系統降落於火星表面，實現對火星表面更加精細的研究，例如表面土壤成分、水資源勘探、地表氣象條件等。但着陸任務受限於通信能力，幾乎不可能與地球直接聯繫，必須通過火星上空的環繞器中繼信號。其中巡視類着陸任務更是成為近些年的主流，它們又叫做火星車。顧名思義，火星車的最大優勢是帶有運動系統，能夠攜帶多種儀器移動和巡視，研究較大範圍的火星表面，且可以按照科學家指令去探測制定地點。常規火星車使用太陽能，但受限於火星表面光照和氣象條件影響較大。隨着科學家對超長待機的放射性同位素電機（核電池）利用逐漸深入，愈加複雜並高度集成的有效載荷也能搭載到更大的火星車上，成為人類火星探測的主力。

人類對火星的研究揭示了很多出乎意料的信息。原本人類認為火星上僅有極少的水，但奧德賽和偵察軌道器發現了水廣泛存在的痕跡，火星快車發現了諸多疑似地下水湖的含水區域，勇氣號、機遇號、好奇號和毅力號等更是在火星表面發現了諸多水流沖刷痕跡。而洞察號也發現火星的內核遠比想象中的大，佔據了火星半徑一半以上，與地核佔地球半徑的比例幾乎一致，且火星內核依然保留大量熔融物質，並非科學家們原本認為的已經“冷卻”下來，但也進一步讓火星弱磁場的成因變得撲朔迷離。天問一號和祝融號的初步研究成果，也確認了上述信息。可以説，現在的火星在昭示着地球的未來，為人類進一步研究地球母親提供了一個最好的樣本。

毅力號火星車和機智號直升機代表着人類火星探測新高度（圖源：NASA）

與此同時，人類還在使用更多新技術研究火星。2021年4月19日，在預裝軟件控制下，機智號直升機在火星大氣中完成了30秒懸停，這是人類飛行器首次在地外天體大氣中持續且受控的動力飛行，原本計劃只能飛行5次就結束任務的它至今已飛行了29次。從地表巡視到空中飛行，這個小直升機大大提升了人類對火星表面的探測能力，也打開了新的探測思路。

在現有的各國火星探測計劃中，火星採樣返回都是未來十年內的重大節點。由於要實現入軌火星、着陸火星、巡視採樣、樣品收集、火星發射、火星上空交會對接和返回地球等一系列高難度步驟，這個節點無疑也代表着人類現今航天科技的頂級實力。

而在更遠的將來，載人登陸火星將是人類科技史上的嶄新巔峯，讓人類真正成為跨行星生存物種。目前，各航天勢力都在摩拳擦掌，更有SpaceX等商業航天公司加入角逐，共同在重型運載火箭、深空探測載人飛船、大型空間站、火星表面探測基地等領域不斷突破。

終有人類踏上火星表面的那天，我們還需拭目以待！