火星发射季最后一幕，顶级火星车毅力号203天后挑战登陆

　　2020火星发射季中美阿 三国演义，压轴大戏终于重磅登场。
　　7月30日今天，美国老派发射商ULA动用阿特拉斯5型火箭，顺利发射迄今最大最重最先进的火星车毅力号，全世界首架行星探测直升机机智号，为人类探索红色星球派出全方位、最顶级的无人探测装备。
　　发射速览
　　发射时间：美东时间7月30日7:50，北京时间7月30日19:50
　　（最初瞄准7月17日，但历经发射商延误、地面支持设备污染等多次延期发射后，终于一飞冲天，终成正果）
　　发射地点：美国佛州卡纳维拉尔角41号发射位（SLC-41）
　　运载火箭：ULA美国联合发射联盟的宇宙神/阿特拉斯V型火箭（541）
　　发射任务：部署4.1吨重的火星2020飞船（毅力号火星车+机智号直升机）
　　任务过程：太空飞行近5亿公里、时长203天（2020年7月30日～2021年2月18日），预计明年2月18日登陆杰泽罗陨石坑。
　　届时，毅力号火星车有望成为NASA成功部署的第5辆火星车，无人探测直升机机智号，有望成为全世界首架行星探测直升机，由此开创「火星探测车+探测直升机」全方位、立体化的全新行星探测模式。
　　任务耗资：总计27亿美元（24.6亿探测任务费+2.43亿发射费）
　　发射过程：1小时顺溜部署
　　这次任务火箭被发射商ULA誉为「主宰者」——宇宙神5型或者称阿特拉斯V型火箭，各个组件早在今年4、5月份，就陆续抵达佛州卡角专属的火箭垂直组装大楼。6月份全部组装完毕后，进行过一次发射前的关键性测试——湿彩排（WDR），也就是火箭加注液体燃料，静态点火却不发射升空，实测发射前的所有环节。
　　原计划瞄准7月17日首发，但由于发射商起重机故障而延期。后来又遭遇地面支持设备可能污染火星探测器的担忧，导致发射日期再度推迟。
　　直到今年三大探火任务前两发相继释出希望号、天问一号，NASA和发射商ULA倍感压力山大，死保7月30日发射时间不再推迟。
　　另外一个更大压力来自老天爷。根据天气预报显示，从8月初开始出现新一轮热带风暴很可能横扫佛州半岛，波及发射场。一旦错过最后发射日8月15日，几乎就得再等26个月，只能跟欧俄ExoMars 2022探索火星生命任务作伴了。
　　好在7月30日发射日天公作美，天气容许度高达80%。美东时间7月30日7:50（北京时间7月30日19:50），箭高60米、总重531吨的阿特拉斯V型火箭，凭借230万磅（10230千牛）推力喷薄而起，呼啸冲天。从佛州海岸开始向东南方向飞越大西洋上空。
　　升空仅仅35秒后，火箭就已超过音速。大约升空1分半多钟后，四枚固体燃料助推器完成使命，与一级主火箭分离。当升空3分27秒，长达26米的整流罩展开分离。
　　升空4分22秒，一级主火箭发动机关闭，随后与二级火箭分离。此时飞行时速达到21680公里/小时，飞行高度156公里，距离发射场497公里。
　　二级火箭经过两次点火推进后，在发射升空接近1小时（57分钟42秒），二级火箭与飞船分离，重约4.1吨的火星飞船以时速41000公里进入地火转移轨道，开始为期203天的奔火之旅。
　　相比而言，一周之前发射的天问一号，从升空到部署用时36分钟，预计飞行7个月，明年2月11日～24日进入火星轨道。
　　火星2020飞船预计2021年2月18日挑战登陆火星，就像前辈好奇号那样——勇闯恐怖七分钟，毅力号有望成为NASA成功部署的第5辆火星车。
　　发射利器：主宰者
　　对于ULA来说，发射大名鼎鼎的毅力号火星任务早已是囊中取物，早在2016年就已确定。
　　这次动用的阿特拉斯V 541火箭，背后仰仗的其实是阿特拉斯系列火箭闪闪发亮的发射履历——曾经发射诸多大名鼎鼎的深空探测器：太阳神号、海盗号探测器、旅行者号、新视野号、朱诺号……
　　在发射火星探测器上更是无出其右：发射过水手4号、水手9号，鼎鼎大名的好奇号、洞察号，火星大气与挥发物演化探测器MAVEN、火星勘测轨道飞行器MRO……
　　这款阿特拉斯V型541火箭（Atlas V 541），被发射商CEO托里·布鲁诺大加赞许为「主宰者」，霸气外露。
　　阿特拉斯V型541代表：5米直径整流罩；4个固体燃料助推器；1台半人马座发动机。
　　第一级主火箭：通用核心推进器CCB（配备单台俄罗斯制RD-180发动机），直径3.8米，高度32.5米，推进剂使用高纯度煤油+液氧。推进时间253秒，可产生约86万磅推力（相当于390吨推力）。
　　固体燃料助推器：高度17米，直径1.6米，采用AJ-60A发动机，使用端羟基聚丁二烯推进剂HTPB，推进时间94秒，可产生38万磅推力（相当于170吨推力）。
　　第二级火箭：上面级（配备单台半人马座发动机RL10C-1），直径3米，高度12.6米，推进剂使用液氢+液氧。推进时间842秒，可产生2.2万磅推力（相当于10吨推力）。
　　整流罩：直径超过5米（5.4米），内部使用可达4.57米，长度多达26.5米，由瑞士RUAG太空公司采用碳纤维复合材料制成。
　　这次发射毅力号属于541配置火箭第7次发射（7次全部成功发射），这也是阿特拉斯V型系列总计第85次发射，还是ULA美国联合发射联盟第140次发射。
　　阿特拉斯V型541火箭近地轨道最大运力：17.443吨，地球同步转移轨道最大运力8.29吨。
　　这款火箭基础发射价1.45亿美元，超过崭新重型猎鹰火箭1.2亿美元的消耗性发射价。
　　这次发射属于NASA最高级别太空任务，因此发射价调高不少。早在2016年签署合同价：2.43亿美元。
　　再加上，火星2020探测任务本身不断增加预算金额，如今已达24.6亿美元（其中22亿美元属于探测器研制费用，2.6亿美元用于科研/运营费用），整个任务算起来高达27亿美元，这已经超过好奇号火星任务25亿美元。更是比最初任务预算高出近3.6亿美元，这主要是由研制收集、密封、储存火星岩石标本设备带来的费用攀升。
　　2020火星探测使命
　　2020火星探测任务包括两款顶配：毅力号火星车+机智号探测直升机。前者有望成为NASA成功部署的第5辆火星车，后者有望实现全世界首架行星探测直升机在火星实地探测，从而开创「火星探测车+探测直升机」全方位、立体化的全新行星探测模式。
　　作为美国新一代火星车，毅力号究竟有多厉害？
　　●着陆时间：美东时间2021年2月18日
　　●着陆地点：杰泽罗陨石坑，35亿～39亿年前火星远古时期的河流三角洲，拥有丰富的沉积物，最有可能找到火星生命曾经存在的最直接证据。
　　●着陆方式：与2012年8月好奇号登陆方式基本相同，依次利用减速伞、反推火箭、空中吊车进行火星软着陆。
　　更先进之处在于采用智能辨别系统选择着陆点之后展开减速伞，而不再使用以往计时器、被动部署减速伞。
　　●出身背景：毅力号火星车及携带的机智号直升机，都由NASA旗下的加州喷气推进实验室JPL研制。
　　●主要特点：
　　①人类首次部署行星探测直升机，构建火星探测车+探测直升机全方位、立体化探测模式。
　　②首次利用火星制氧实验设备，试图在火星上制造氧气。
　　③首次进行火星声音采集，配备两支麦克风。
　　④动用最尖端的探测采样技术，试图找到火星生命的最直接证据。
　　●探测使命：
　　用最尖端的探测技术寻找火星生命的最直接证据。
　　作为现役火星车好奇号的升级版，毅力号将进一步寻找火星生命迹象，探测火星地质、环境条件，存储火星样本，为未来样本返回任务做准备。
　　●顶级装备：
　　①毅力号火星车比好奇号重17%（126公斤），重达1吨多，大小相当于一辆宝马Mini Cooper。
　　携带8组科学仪器，包括就地资源利用、利用火星大气中的二氧化碳制造火星氧气实验设备（MOXIE）；一套包含9个顶级钻头、17台独立马达的顶级采样装备，用于火星样本采集；研究岩石成分的超级成像仪等。毅力号携带仪器比好奇号重了50%。
　　②可保存43种火星样本，每管样本相当于一根雪茄大小，为后续任务采样返回做准备。
　　③装备多达23台照相机/摄像机，这是人类深空探测中配备最多观测设备的一次任务，360度全视野、高清晰度全程记录火星状况。
　　④自带麦克风，驾驶和收集样本时录制同期声。
　　⑤装备小型核动力电池（MMRTG），至少14年稳定持续供电110瓦，功率可以让一台家用冰箱正常使用。
　　NASA从1961年以来已在30多项太空任务中使用这一技术，而由美国能源部提供的毅力号核动力电池，无疑属于最新款。同时配备两组锂电池，电池容量可达43安培小时。
　　毅力号火星车任务期至少1个火星年（687个地球日）。
　　⑥与毅力号火星车一同发射的直升机Ingenuity机智号/独创号，将成为人类首架行星探测直升机，而且是在只有地球大气密度1%的火星空气中飞行。
　　这款无人机只有1.8公斤重，高约半米，螺旋桨叶片直径1.2米，每分钟旋转2400～2900转，比地球大气层飞行的直升机快10倍左右，动力采用太阳能。NASA希望能在30个火星日（31个地球日）内至少进行5次探测飞行，每次不超过3分钟。
　　智能化独立探测的同时，也为毅力号火星车规划最佳探测路线，为下一代探测直升机积累更多经验。
　　NASA正在研制更先进的下一代核动力探测直升机——Dragonfly蜻蜓号，计划将于2026年发往土卫六泰坦星。
　　●后续任务：
　　NASA与ESA欧空局联手，最早将在2026年发射最为复杂的火星后续任务（此前计划2028年发射），部署一颗返回式轨道飞行器、一架着陆器、一辆火星车，提取毅力号采集火星岩石样品，然后由火星上升运载火箭将样品送至返回式轨道飞行器，预计2031～2032年返回地球，为发现火星生命迹象获得强有力的直接证据。
　　耐人寻味的是，计划中的天问二号也将在2028年前后飞赴火星，不仅再次派去火星车，而且同样瞄准采样返回，这与NASA欧空局火星采样返回任务差不多同期。
　　这就是说，谁能把握先机，谁就会率先实现火星探测时代的历史性突破，领先一步完成火星采样返回地球，这将是人类探火进程发展史破天荒的重大事件，足以载入科学史册。
　　火星时代越来越近
　　火星是除了月球之外，人类热情最大、探测和尝试登陆任务次数最多的外星球，也是最有希望、最有条件让人类首先登陆的行星，更是人类成为跨行星物种，建立跨行星文明的首选星球。
　　迄今为止人类共执行过47次火星探测任务，包含58个探测器任务，其中19次任务成功，3次正在进行中，25次失败，成功率只有43%，远低于探月任务成功率53%。
　　如果中美阿三国探火任务全部成功部署的话，火星世界一下子将会热闹不少——新增两辆火星车：毅力号火星车、中国火星车；新增两颗火星轨道探测器：中国火星全球遥感轨道飞行器、阿联酋希望号火星探测器。再加上一架史无前例的机智号直升机。
　　到时候，2021年火星表面正常运行的会有3辆火星车：好奇号、毅力号、中国火星车。火星轨道上会有8颗探测器持续工作：NASA奥德赛、ESA火星快车、NASA火星勘察轨道器、NASA火星大气与挥发物演化任务探测器、欧俄ExoMars探索火星生命微量气体轨道器、印度曼加里安火星轨道器、中国火星全球遥感轨道器、阿联酋希望号火星探测器。
　　如今，这颗红色星球从未如此地接近我们地球人。探索火星，从科幻作品到发射探测器，再到载人登陆计划，从天马行空到火星科学，再到火星时代前奏。
　　可以预见，火星作为人类最想登陆的行星，各大国争相逐鹿的新目标，必将是太空探索的下一个制高点。探索火星的过程将会提升人类文明，认清宇宙与生命的意义，还会促成一系列副产品与文明成果，让眼前的人类社会受益，其深远意义必将超过阿波罗登月。
　　期待火星时代尽早到来，人类第二个家园星球越来越亲切，越来越宜居。