随着长征五号遥四火箭拔地而起，中国首次自主火星探测任务“天问一号”开启奔火之旅。自上世纪60年代以来，人类曾进行了40余次火星探测任务，2020年火星探测再次成为全球热门。为什么我们选择火星？今年探火为何这么热？各国火星探测都有哪些亮点？

选择逐梦火星事关地球未来

自从祖先从茹毛饮血的蛮荒时代缓慢走入文明社会，人类头顶的天空便成为最神秘的地方。目前已知太阳系共有八大行星，火星是人类可以探索的距离地球较近的行星之一，人类如果想要冲出地月系统到达下一个行星，理论上应从火星和金星两个邻居开始。它们和地球同处太阳系内的宜居带内、同属于岩质行星、拥有孕育生命的可能性。

然而，人类经过航天探索发现，金星环境恶劣：气压是地球的92倍，空气中几乎全是二氧化碳，并且布满了稀硫酸云。地表温度常年保持在460℃，探测器着陆后存活难度大，人类更是无法生存。相较而言，火星的条件“优越”不少。火星环境最为接近地球，表面平均温度零下55℃；大气密度相当于地球的1%，在太阳系中大气条件最为接近地球；火星表面光照不太弱，太阳能可用，且由于自转轴倾角和自转周期与地球相近，火星的昼夜长短及四季变化与地球也几乎一样。

地球与火星体积对比。（NASA）

更为关键的是，以往的探测发现了火星存在水的证据，火星纬度40°以上的地区，普遍存在地下冰层；火星中纬度地区曾广泛分布流动冰。2015年9月，NASA正式宣布火星表面存在液态“卤水”（超高盐分含量液态水），使得人们对火星生命的存在增添了希望。火星上是否存在孕育生命条件以及火星是地球过去还是地球未来，成为火星研究重大科学问题。

2019年3月“好奇号”探测器拍摄的火星鹅卵石。

同时，基于现有航天能力，飞行时间8至10个月可到达，相比更远的行星和卫星，任务周期较合适；火星与地球有最接近的环境，使得机器人或人类驻/住火星成为可能。因此在载人登月之后，火星成为人类登陆行星的首选目标。

不过，相比于月球探测，火星探测任务的难度更大。目前，对火星实施的44次探测任务，其中成功仅成功24次。

这主要是由于火星相对地球距离较为遥远，对发射、轨道、控制、通信和电源等技术都提出极高要求。考虑到风险、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路线为1925年提出的“霍曼轨道”。由于该轨道每26个月才能出现一次，且最近“霍曼轨道”形成时间为2020年夏，所以近期各国火星探测计划均集中在该最佳假窗口期。尤其是1996年以来，几乎每个发射窗口都有火星探测器发射。

2020各国火星探测各有千秋

美国、中国、阿联酋等国家此前均已明确于今年执行火星探测任务，其中阿联酋首个火星探测器“希望号”已先行一步，于7月20日从日本的鹿儿岛由日本H2A运载火箭带上天空，“希望号”是阿联酋乃至阿拉伯世界的第一个火星探测器。美国毅力号也将于近日发射。

随着2020年三大“探火”项目相继开展，针对以火星为代表的深空探测项目，相关国家会持续加大投入力度，从而在这一涉及“地外资源”的未知领域中占据优势。

虽然美、中、阿三国都于2020年夏执行火星探测任务，但由于技术水平、项目进度、科研侧重点等方面的不同，各国的探测任务执行上存在一定的差别。

美国：为“登火”做准备

毅力号火星车。（NASA）

公开资料显示，美国计划近日发射的“毅力号”火星车是在此前获得成功的“好奇号”火星车的基础上改进而来。该火星车装备了最新的机械臂，以及火星环境动力分析仪、火星次表层雷达成像实验仪等科学仪器，不仅能提供高分辨率3D火星图片，还能保存岩石和土壤样本，并在未来带回地球。另有评论认为，作为世界火星探测技术最为先进的国家，美国此次探测任务也是在为下一步的载人登陆打基础。比如此次“毅力号”就携带了火星氧元素原位资源利用实验仪，用以将二氧化碳转化为氧气；美国私人天空探索公司“SpaceX”也计划向火星发射“红龙”火星着陆器，为将来移居火星做基础准备。

中国：一次实现“绕着巡”

天问一号。

我国首次火星探测任务天问一号的探测器由着陆巡视器（着陆器和火星车）和环绕器组成，将一次实现“绕着巡”三步走。火星环绕器携带7台科学仪器，包括高、中分辨率相机、光谱仪、磁力计、表面雷达、离子和中性粒子探测仪等；火星车携带6台仪器，包括探地雷达、光谱相机、小型气象站、磁场探测仪等。此次任务的科学目标是实现对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测，从而有利于建立起对火星全面而基础的认识。

阿联酋：环绕探测蕴藏“大计划”

希望号探测器。

相比中美两国，此次阿联酋计划发射的“希望号”火星探测器并没有“落火”计划，探测器采用环绕探测火星的方式研究火星大气和环境。借助装载的仪器，探测器将研究火星低层和上层大气的相互作用关系，并搜寻今天的火星天气和远古的火星气候之间的联系。不过，阿联酋对火星的未来雄心勃勃。去年阿联酋成功将首位宇航员送入太空后，该国还计划投资1.36亿美元在地球上建设一座复制火星环境的“火星城”。“火星城”是阿联酋“2117火星战略”的一部分，该国希望在2117年前在火星上建立人类定居点。

附：世界火星探测发展历程

第一阶段：研究初期的飞越探测（1960-1970）

这一阶段国际探空探测尚处研究初期，相关国家主要以火星飞越探测、传送火星图片与探测大气参数为主，但探测任务成功率并不高，仅有一例成功完成任务。1962年，前苏联发射“火星1A号”探测器被认为是国际火星探测的起点，但该探测器在飞往火星的途中与地面失去联系，最终失败。此后，前苏联的“火星1号”与美国的“水手3号”等火星探测器探测任务也宣告失败，直到1965年终于由美国的“水手4号”首次完成火星飞越，成为首例成功探测火星的人造卫星。到了六十年代中后期，美国与前苏联对火星的探测热情有所减弱，转而集中探测金星。

第二阶段：初步了解火星表面（1970-1990）

上世纪七十年代初期，美苏重新展开火星探测活动，以轨道环绕与着陆探测为主，主要任务包括传输图像、探测大气、磁场、地表温度等。

在此阶段，探测任务成功率明显提高，包括“水手6号”“火星2号”与“海盗1号”在内的多颗探测器顺利完成任务，尤其是1971年发射的前苏联“火星2号”探测器，成功登陆火星成为首颗火星着陆器。1972年，美国“水手9号”到达火星，成为了火星第一颗人造卫星。进入冷战后期，美苏两国对于深空探测的投入减小，仅前苏联发射两颗火星卫星探测器，且全部失败。火星探测的主要方向由发射探测器转为研究历次发射所得资料数据。

第三阶段：探寻火星生命迹象（1990-至今）

冷战结束后，火星探测重新成为深空探测的热点。以美国为首的多个国家地区分别开展火星探测活动，探测方式主要为着陆探测，主要目标是寻找火星水存在的证据和生命迹象。期间共发射过“火星快车”“勇气号”“机遇号”和“好奇号”等多颗探测器，成功找到了火星水存在的证据。