今天,我們就來回顧下這60年間火星探測(cè)的歷程。
蘇聯(lián)吹響號(hào)角
直至1971年,蘇聯(lián)發(fā)射的“火星2號(hào)”,終于成功進(jìn)入環(huán)繞火星的人造衛(wèi)星軌道?!盎鹦?號(hào)”著陸器和母體分離后命中火星表面,以粉身碎骨的方式成為火星上第一個(gè)人造物體。
得益于“火星2號(hào)”的經(jīng)驗(yàn),蘇聯(lián)于1971年12月2日發(fā)射的“火星3號(hào)”,首次實(shí)現(xiàn)了火星表面的軟著陸。
遺憾的是在著陸后,密封艙只在20秒里送回電視電波后信息就中斷了。然而就在這20秒時(shí)間中,它向地球傳回了來自火星地表的第一張照片。
在1990年前,蘇聯(lián) / 俄羅斯一共實(shí)施了17次火星探測(cè)任務(wù),但這些任務(wù)完全以任務(wù)成功與否來衡量探測(cè)成果,政治目的強(qiáng)烈,科學(xué)目標(biāo)相對(duì)淡化。
美國(guó)穩(wěn)中求進(jìn)
1964年,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)發(fā)射了第一個(gè)火星探測(cè)器“水手3號(hào)”,不過也未能成功進(jìn)入軌道。
同年,美國(guó)發(fā)射的第二個(gè)火星探測(cè)器“水手4號(hào)”,成功實(shí)現(xiàn)“飛掠”,發(fā)回了大量寶貴的一手資料。
“水手4號(hào)”有兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)顛覆了人們的認(rèn)知。
首先,它發(fā)現(xiàn)火星表面在過去40億年里沒有發(fā)生過變化,既沒有地質(zhì)變遷也沒有風(fēng)化。其次,它發(fā)現(xiàn)火星沒有全球性的磁場(chǎng),所以無法抵擋致命的宇宙射線。
之前人們一直猜測(cè)火星上有生命存在,甚至還可能是高等級(jí)智慧生物。但是,“水手4號(hào)”傳回的照片粉碎了人們對(duì)火星文明的幻想。
從“水手4號(hào)”以后,人們對(duì)火星生命的研究就轉(zhuǎn)向了微生物。
1971年5月,美國(guó)發(fā)射了“水手9號(hào)”,它成為了火星第一個(gè)人造衛(wèi)星。而且在“水星9號(hào)”接近火星的時(shí)候,拍到了火星全球性沙塵暴天氣,證實(shí)了天文學(xué)家之前的懷疑——火星上存在“超級(jí)沙塵暴”。
直到1972年,沙塵暴逐漸平息后,人類才透過“水手9號(hào)”的眼睛目睹了火星的全貌。
NASA的科學(xué)家們看到了河床、撞擊坑、巨大的死火山、峽谷、極地沉積物、冰晶云,還有皚皚的白色晨霧。
“水手9號(hào)”發(fā)回的疑似水流過的痕跡,又使人們重新燃起了對(duì)這個(gè)獨(dú)特星球的興趣,期盼著能夠發(fā)現(xiàn)生命。
在這之后,美國(guó)又發(fā)射了“海盜”系列探測(cè)器,該系列探測(cè)器由軌道器和著陸器構(gòu)成。
其中,“海盜1號(hào)”的著陸器于1976年9月成功登陸火星,并且成功傳回了火星表面的照片。
火星地表的真實(shí)面貌被展現(xiàn)出來。這是一個(gè)空曠、貧瘠、亂石遍布的世界,富含鐵元素的土壤因?yàn)檠趸@得一片橙紅。
有趣的是,“海盜1號(hào)”后續(xù)傳回的一張照片引起了世界轟動(dòng),被誤傳為火星人的形象。
最后證實(shí)拍攝的形似人臉的火星丘陵,實(shí)際是光影造成的錯(cuò)視。
基于“海盜1號(hào)”傳回的數(shù)據(jù),“海盜2號(hào)”于1975年9月9日帶著研究火星溫度、磁場(chǎng)、風(fēng)速、風(fēng)向、X射線光譜等任務(wù)發(fā)射升空,1976年9月3日觸地于火星烏托邦平原。
令人意外的是,“海盜2號(hào)”上搭載地震檢波器觀測(cè)到了一次難得一遇的火星地震,這為人類探索地外天體提供了某種新的方向。
在此階段,美國(guó)開始了其持續(xù)至今的“火星探測(cè)計(jì)劃”。
標(biāo)志性任務(wù)為“火星探路者”(MPF),其攜帶的“索杰納”(Sojourner)是全球第一輛在火星表面著陸的火星車。
“索杰納”主要采用太陽能動(dòng)力,其行駛速度約60.96 cm/min,猶如蝸牛爬行。雖然行走速度慢,但著陸器和火星車兩者共發(fā)回了23億比特的信息。
這些信息中包括超過1.7萬張照片,超過15條對(duì)周圍巖石和土壤的化學(xué)分析數(shù)據(jù),以及大量有關(guān)著陸地點(diǎn)風(fēng)和其它氣候狀況的紀(jì)錄數(shù)據(jù)。
此次觀測(cè)顯示早期歷史上的火星環(huán)境可能更加和地球相似,其地表可能曾經(jīng)存在液態(tài)水,并且大氣層濃度也要高于現(xiàn)在。
同年,俄羅斯發(fā)射了“火星96”,結(jié)果由于發(fā)動(dòng)機(jī)故障,火箭第四級(jí)二次點(diǎn)火失敗,發(fā)射次日返回地球大氣層中墜毀。
在1998年,日本發(fā)射了“行星B軌道器”,雖然進(jìn)入了火星大氣層,觀測(cè)到了火星大氣層與太陽風(fēng)的相互作用,但未能在火星表面著陸。
當(dāng)然,美國(guó)也有數(shù)次失敗的案例,但成功的概率遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。
美國(guó)一馬當(dāng)先
讓人想不到的一個(gè)意外是,洞察號(hào)的“鼴鼠”(Mole)挖掘深度一直無法超過35 cm,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最終未找出解決方法,只能被迫在2021年1月9日宣布停止這項(xiàng)計(jì)劃。
但好消息隨之而來,2021年2月19日凌晨4時(shí)55分,“毅力號(hào)”秒速5 km墜入火星大氣,超音速展開降落傘,拋隔熱罩改用天空起重機(jī),車體變形輪胎觸地完成著陸。
憑借這些年發(fā)射的探測(cè)器,美國(guó)幾乎實(shí)現(xiàn)了對(duì)火星的立體勘察。
2015年NASA陸續(xù)宣布取得一系列關(guān)于火星的重大發(fā)現(xiàn),包括火星表面存在液態(tài)水、火星表面存在遠(yuǎn)古湖泊、火星地表以下土壤中存在液態(tài)水,以及火星上存在極光現(xiàn)象等。
這些科學(xué)成果將進(jìn)一步改變?nèi)藗儗?duì)于火星的認(rèn)識(shí),為在火星上尋找生命痕跡提供重要證據(jù)和有力信息支撐,將對(duì)人類未來的太陽系探索和地外生命搜尋產(chǎn)生重要影響。
歐洲頗有成果
當(dāng)年,歐洲空間局以為此著陸器已墜毀于火星表面。
沒想到,2015年,美國(guó)的火星探測(cè)軌道飛行器MRO發(fā)現(xiàn)了疑似失蹤的“獵兔犬2號(hào)”:軌道圖像顯示此著陸器已成功登陸火星,但未能打開電池板,因此無法與地球取得聯(lián)系。
“獵兔犬2號(hào)”就這樣失聯(lián)了十多年,算是火星探測(cè)史上的離奇事件。
但是,憑借“火星快車”任務(wù),歐洲的火星探測(cè)也取得了重大發(fā)現(xiàn)。如發(fā)現(xiàn)火星北極附近一個(gè)未命名的環(huán)形山的底部,有一塊水凝結(jié)成的冰;2004年,火星快車號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了火星極光的存在。
2016年3月,歐俄合作的“火星生物學(xué)-2016”(ExoMars 2016)也發(fā)射升空,它包括“微量氣體軌道器”和著陸器(Schiaparelli)。
雖然2016年10月份,其軌道器成功進(jìn)入火星橢圓軌道,但其攜帶的著陸器卻發(fā)生故障,導(dǎo)致著陸器墜落損毀。
多國(guó)躍躍欲試
中國(guó)國(guó)家航天局也曾與俄羅斯聯(lián)邦航天局合作,2011年中國(guó)的“螢火一號(hào)”火星探測(cè)器搭載俄羅斯的運(yùn)載火箭發(fā)射。
但因運(yùn)載火箭發(fā)射失敗,“螢火一號(hào)”與俄羅斯的“福布斯號(hào)”火星探測(cè)器一起墜入了太平洋。
2020年7月20日,阿聯(lián)酋“希望號(hào)”火星探測(cè)器使用日本H-2A火箭發(fā)射升空。
它是阿拉伯國(guó)家首個(gè)深空探測(cè)器,由美國(guó)提供技術(shù)支持研制。而且,“希望號(hào)”已于2021年2月9日成功入軌,主要目標(biāo)是研究火星的大氣和氣候。
除以上國(guó)家之外,還有大家熟知的馬斯克火星計(jì)劃。今年2月4日,SN9號(hào)星艦點(diǎn)火起飛,結(jié)果沒能完成落地前最后的翻身動(dòng)作,最終墜毀。
總體而言,在21世紀(jì)第二個(gè)十年內(nèi),火星探索動(dòng)力最強(qiáng)勁的仍是美國(guó)。
中國(guó)奮起直追
“天問一號(hào)”將通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視三項(xiàng)任務(wù),用環(huán)繞器對(duì)火星開展全球性、綜合性的環(huán)繞探測(cè),這在人類火星探測(cè)史上是前所未有的。
采用這種“一舉三得”的探火方式,起點(diǎn)高,效益高,挑戰(zhàn)大。如果成功了,將使我國(guó)深空探測(cè)能力和水平實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,成為世界第3個(gè)在火星著陸、第2個(gè)在火星巡視的國(guó)家。
在“毅力號(hào)”著陸后,本輪火星探測(cè)的第一階段已經(jīng)結(jié)束。2020年發(fā)射的三臺(tái)火星探測(cè)器(“毅力號(hào)”“希望號(hào)”“天問一號(hào)”)都取得了各自的階段性進(jìn)展,開始收集科學(xué)數(shù)據(jù),希望它們?yōu)槲覀儙砀嚓P(guān)于火星的認(rèn)知。
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