探索火星贯穿人类航天史

　　上周，我国首次火星探测任务“天问一号”成功发射，中国人离探索火星的梦想更进一步。一直以来，火星引发着人类对地外生命的热烈猜想。而人类探索火星的历史几乎贯穿整个人类航天史。世界上第一颗人造卫星发射后没几年，第一个火星探测器也开始了它的旅程。从上世纪60年代到今年6月，全球共实施了四十余次探测火星活动。
火星探测起步于1960年
　　人类的火星探测起步于1960年。探测火星十分不易，主要原因是火星距地球遥远，环境复杂。早期火星探索行动大多失败，但也就是这一次次失败推动火星探索不断前进。
　　苏联可谓火星探索的先驱，从1960年到1969年，苏联发射过9个火星探测器，但均以失败告终。苏联首个无人飞船星际探索项目由“火星1A号”和“火星1B号”构成。1960年10月10日，苏联发射第一个火星探测器“火星1A号”，按计划，这个探测器将飞过火星，但其在发射后出现故障，残骸坠落在西伯利亚。在“火星1A号”发射失败4天后，“火星1B号”发射，但这个探测器也失败了。1962年，苏联的第三个火星探测器升空了，苏联计划让这个探测器飞掠火星，将这颗行星的图像传送回地球。然而，由于火箭发射问题，它在近地轨道毁掉。不久，苏联又发射升空一个探测器，依然没有成功。
　　几次失败下来，苏联科学家并没有气馁，1962年11月1日，苏联发射一个自动星际站“火星1号”，打算在距离火星大约1.1万公里的地方掠过这颗行星。“火星1号”设计用来对火星表面成像，并将宇宙辐射、微流星体影响、火星磁场、辐射环境、大气结构和可能的有机化合物数据发回地球。“火星1号”同地球总共进行了61次无线电传输，最初每隔两天传输一次，后来每隔5天传输大量星际数据。这个航天器成功进入前往火星的轨道，计划于1963年6月19日到达火星，但到了1963年3月21日，当这个航天器在前往火星途中与地球失去联系。
　　1964年，苏联又向火星发射两个探测器，但这两个探测器相继以失败告终。1969年，苏联再向火星发射两个探测器，然而，这两次发射比以往更糟糕，两个探测器发射后立即走向毁灭，第一个探测器在发射后7分钟因发动机故障发生爆炸，第二个探测器发射后不到1分钟就坠向地面。
　　眼见苏联在探索火星的活动中屡败屡战，美国坐不住了，在冷战大背景下，美国很想在火星探索竞赛中击败苏联。1964年，美国航空航天局喷气推进实验室进行了两次探索火星尝试。“水手3号”和“水手4号”是姐妹探测器，旨在实施首次飞过火星的行动。“水手3号”于1964年11月5日发射升空，但由于出现故障，导致任务失败。三周之后，11月28日，“水手4号”火星探测器成功发射，踏上7个半月的火星之旅。1965年7月14日，“水手4号”在火星表面上空掠过，地球首次收到从另一个星球上空拍来的照片，它是人类有史以来第一个成功到达火星并发回数据的探测器。“水手4号”拍摄的火星表面照片展现了充满陨石坑的、死寂的场面，震惊了世界。陨石坑与薄大气层显示出火星是一个相当不活跃的行星，白天温度零下100摄氏度，探测器也没有侦测到磁场。人类几个世纪以来对火星存在智慧生命的美好幻想基本破灭，在“水手4号”探测后，科学界普遍认为，即使火星存在生命，也只是简单生命，而非智慧生命。
　　1969年，美国航空航天局继续“水手项目”，发射又一对探测器——“水手6号”和“水手7号”探索火星。这两个探测器先后成功掠过火星，它们携带有更先进的仪器和通信设备，分析火星大气成分，并发回地球大量照片。
　　1960年至1975年，可以说是人类探测火星的探索起步期，美苏两国共进行了23次发射。当时美苏主要是为了政治目的，在包括火星探测在内的许多航天领域展开了激烈竞争。
1971年首次实现软着陆
　　进入20世纪70年代之后，火星探索迎来了高潮期，美国和苏联许多探测器飞往火星，甚至还有探测器有史以来首次成功在火星表面着陆。
　　1971年，美国向火星发射两个探测器，尝试进入火星轨道，然后环绕火星飞行，以获得高清晰照片。5月8日，“水手8号”发射，但几分钟后，因故障坠入大西洋。随后，5月30日，“水手9号”从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空，同年11月14日抵达火星，成为首个绕另一颗行星轨道运行的航天器。当“水手9号”抵达火星时，行星科学家惊讶地发现，火星大气中弥漫着全星球范围的尘埃，火星表面完全被遮住了。因此，科学家从地球向“水手9号”发出指令，将表面成像推迟数月，直到尘埃散去。主要的火星表面成像直到1972年1月中旬才开始，在为期349天的绕火星轨道运行期间，“水手9号”向地球发送了7329张图像，覆盖火星85%的表面，相比之下，以前的探测器发回的图像不到1000张，只覆盖火星表面一小部分。“水手9号”拍摄的这些图像显示出火星的河床、火山口、大型死火山、峡谷以及风与水侵蚀和沉积的证据等，火星的小卫星——火卫一和火卫二也被拍摄到。
　　当时，苏联也奋力在火星探索方面追赶美国，1971年5月，在美国“水手8号”探测器发射出现故障并且未能到达预期轨道之后，苏联“宇宙419号”火星探测器也发射失败。接下来，苏联在1971年5月中旬和5月底相继成功发射“火星2号”和“火星3号”探测器，这两个火星探测器由轨道飞行器和着陆器构成。几个月后，这两个探测器先后抵达火星。1971年11月27日，“火星2号”着陆器由于计算机故障而坠毁，成为首个落到火星表面的人造物体。12月2日，“火星3号”着陆器成为第一个实现火星软着陆的人类航天器，但在着陆器到达火星表面14.5秒后传输信息终止。另一方面，“火星2号”和“火星3号”的轨道飞行器发回地球大量数据，到1972年8月22日，在发回众多数据以及总共60张图像后，“火星2号”和“火星3号”完成了使命。这些图像和数据使人们能够制作火星表面地形图，并且提供了有关火星重力和磁场的信息。1973年，苏联又发射了4个探测器前往火星。其中“火星5号”最成功。它在停止工作前发回60张图像。
　　1975年，美国国家航空航天局“海盗号计划”中的两个探测器——“海盗1号”和“海盗2号”飞往火星，它们均拥有轨道飞行器和着陆器，主要科学目标是寻找生物并观察火星的气象、地震和磁性。“海盗1号”和“海盗2号”分别于1975年8月20日与1975年9月9日发射升空，它们成了首批成功在火星上着陆和运行的航天器。着陆器进行了生物学实验，以寻找火星生命的证据。在火星土壤里没有发现有机化合物，火星与地球不同，火星没有臭氧层，所以紫外线会消杀火星表面，产生高活性的化学物质，比如会氧化任何有机化合物的过氧化物。如果这种物质在火星上广泛存在，那么碳基生命在火星土壤表面很难生存。不过，后来一些科学家对这些数据进行重新分析后认为，火星上存在微生物生命的迹象。
1997年，探测车登陆火星
　　由于火星探测耗资巨大，再加上美苏竞争重点转移，美国大力发展航天飞机，而苏联则大力发展空间站，所以此后全球火星探测进入低潮期，尤其上世纪80年代美国聚焦于在政治与军事上搞垮苏联，对探索火星毫无作为。直至20世纪90年代中期之后，火星探索才再度热起来。
　　苏联在解体前实施过最后一次火星探索，1988年7月7日，“福波斯1号”发射升空。7月12日，“福波斯2号”也发射升空。然而，都以失败告终。
　　苏联解体后，美国终于腾出手来投资火星探索了。1992年9月25日，美国国家航空航天局发射“火星观察者号”探测器，用于研究火星地表、大气、气候和磁场。在“火星观察者号”星际航行阶段，它与地球失去联系。
　　在“火星观察者号”探测器未能完成任务之后，美国国家航空航天局于1996年11月7日发射“火星全球勘测者”探测器，这次行动是20年来美国首次成功的火星探索行动，1997年9月12日，这个探测器进入火星轨道。经过一年半调整，“火星全球勘测者”从1999年3月起开始主要测绘行动，它在一个完整的火星年——相当于将近两个地球年，从低空观察这颗红色行星，它发回地球的火星数据，比以前所有火星任务加起来都要多，使科学家可以研究整个火星地表、大气和内部。在关键的科学发现中，“火星全球勘测者”拍摄了溪谷和泥石流特征的图像，地球上类似的通道是由流动的水形成的，但在火星上，温度通常太低，大气又太薄，无法维持液态水。
　　在上世纪90年代中期，美国的火星探索活动开始密集起来。1997年7月4日，美国的“火星探路者号”在火星地表着陆，它放出的“索杰纳号”火星车是首部在火星上工作的探测车。除了美国之外，俄罗斯和日本也在上世纪90年代中后期发射过火星探测器，但都以失败告终。
　　可以说，从1990年开始，迅猛发展的科学技术催生了火星探测的新热潮。多个国家加入探测行列，成功率也大幅增长。火星探测活动的探测方式主要为着陆和巡视探测，主要目标是寻找火星水存在的证据和生命迹象。21世纪，火星探索又进入了一轮高潮期。
　　（据《环球时报》候涛王潭/文）