撰文 / 于雯（中国科学院地球化学研究所）
就如科幻记录片《火星时代》所说的那样—宇宙向科学家与探险家招手，督促人类征服更远的地方，探测火星不再是梦想，我们不是为了探访而是为了留下。延承着“留下”即移民火星的伟大梦想，人类对火星探索的尝试几乎贯穿着整个航天探索史，今天就让我们一起回顾一下60年来，人类的火星探测历程吧。
人类为何对火星情有独钟？
火星是离地球第二近的行星，在很多方面也最为相似。火星探测最吸引人的地方是火星上有存在水的可能性。因为在我们地球上，几乎所有有水存在的地方都能找到生命。而在太阳系中，除地球外，是否有其他星球存在生命呢—这是人类孜孜不倦探索的一个科学问题。火星是太阳系中最容易到达的行星，也是研究这个问题的绝佳地点。另外，火星提供了解答生命起源和进化问题的可能性，并可能在某一天成为人类的另一个家园。
火星探测简史
火星探测起步于1960年，经历了发展初期（20世纪60—70年代），停滞期（70年代后期至90年代初）和高速发展期（1996年至今）。迄今为止，世界各国的火星探测任务总计45次，其中1996年之前共26次，成功（含部分成功）仅占35%；1996年至今共19次任务，成功（含部分成功）占比68%，成功率大幅提升。综合45次火星探测，成功率不到一半。
火星探测器的发射窗口期26个月一次，虽然“火星冲日”（即太阳，地球和火星在一条直线上）的周期也是26个月，但发射窗口并不在此时。探测器最低能量发射窗口需要火星和地球处在某个特定相对位置，通常是火星与地球轨道的夹角在20°～40°时，此时可达成抵达火星的最佳轨道，这与火星冲日（夹角为0时）的时间间隔很短，往往只有2至3个月。
火星探测的不同时期都具有着显著的特点，接下来，我们从20世纪60年代说起。
20世纪60-70年代：近天体探测飞行（飞掠）和拍摄影像
美国的水手4号火星探测器首先揭开了火星的神秘面纱。1965年7月14日，水手4号飞掠火星，并向地球传送了22张火星表面的近距离照片，使人类第一次目睹火星的真容。但照片只拍摄到了火星南半球的一小部分，照片显示火星具有类似月球高地的古老表面。同年11月，美国航空航天局（NASA）的水手9号火星探测器抵达火星，改变了我们对火星形貌的认知—巨大的火山、深深的峡谷、干涸的河床和广阔的沙丘地带一一映入眼帘，复杂的地质历史清晰可见。
20世纪70-80年代：着陆火星
1975年，NASA发射了海盗1号和海盗2号。“海盗计划”代表了人类对火星的首次扩展探索，实现了探测器首次在火星上的着陆。海盗号着陆器在火星上进行了探测生命和了解土壤化学成分的实验，发现火星的岩石成分与地球上发现的某些陨石几乎完全相同，这表明地球上发现的一些陨石最初来自火星。
20世纪90年代：更好、更快、更经济
1992年发射的火星观察者号造价高昂、身负众望却以失败告终，这促使NASA推进更好、更快、成本更低的探测任务，并称之为“FBC计划”。1996年11月7日，NASA发射了火星全球探测器（MGS）。MGS发现了火星上存在古代水的迹象，比如沟壑和赤铁矿（一种在水中形成的矿物）。1997年7月，FBC计划的第一个任务非常成功，火星探路者号着陆器和旅行者号探测器抵达火星。火星探路者是第一个使用安全气囊缓冲着陆的探测器，而旅行者是第一个在火星上盘旋的探测器。不幸的是，同年9月，火星探路者号和旅行者号与地球失去了联系。
2000年至今：大量的火星车和轨道探测器
21世纪以来，大量火星车和环绕器携带多种性能卓越的科学载荷，全方位开展火星表面探测，火星科学的深度和广度得到空前发展。例如，2001年发射火星奥德赛号探测器（美国）；2003年发射火星快车探测器（欧洲）；2016年发射痕量气体轨道探测器（欧洲和俄罗斯合作）等。其中奥德赛号是目前运行时间最长的火星探测器。
这些轨道探测器已经发现火星南部的冰帽中有水冰和干冰（主要成分为二氧化碳），以及冰下的液态水区域，还发现火星表层和次表层有流动的盐水，并提供了关于火星表面和大气的元素及化学组成更详细的信息。
许多发射成功的火星车和着陆器也立下大功，如2003年的勇气号和机遇号火星车、2011年的好奇号火星车、2018年的洞察号着陆器。它们有充足的证据证明了火星上曾经有过水流动。其中，最引人注目的是2018年在火星表面发现的有机分子，这个发现再一次点燃了人类寻找地外生命的热情。
2020：如火如荼的“火星之夏”
由于火星距离地球较近，发射时间较短，2020年夏天将有很多火星发射任务。包括中国计划发射的火星探测器，此次任务包括一个轨道飞行器、一个着陆器和一个火星车，并将在未来实现火星样品返回；阿联酋的希望号，用于探测火星大气消失的原因；美国的火星2020着陆器，旨在研究火星天体生物学；日本计划发射的火星太赫兹微卫星，用于测量大气中氧同位素的比率，以便更好地了解火星大气中二氧化碳的来源。
火星探测是继月球探测之后深空探测的最大热点，是未来载人行星探测的重要目标。随着探测技术的提高、科学研究的深入以及人类对于未知的好奇与向往，火星探测，未来可期！
京公网安备11010502039775号
