刚刚，毅力号火星车成功登陆火星！已传回首张火星照片

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　　导读
　　北京时间2月19日凌晨4时55分，＂毅力＂号（Perseverance）火星车不经变轨直接突入火星大气层，并成功着陆。
　　毅力号登陆火星想象图 图片来源：NASA
　　秒速五公里坠入火星大气，超音速展开降落伞，抛隔热罩改用天空起重机，车体变形轮胎触地完成着陆。北京时间2月19日凌晨4时55分，＂毅力＂号（Perseverance）火星车不经变轨直接突入火星大气层，并成功着陆。在＂天问一号＂进入火星轨道一周后，毅力号率先与火星地表接触，本轮火星探测季也进入了新的阶段。
　　作为在2020年火星探测窗口发射的3台探测器之一，毅力号于去年7月30日在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。这辆大小和质量和小汽车相近，耗费十几万倍于小汽车的火星车，是人类历史上第二个核动力火星探测器。经过超过半年的飞行，毅力号成功着陆火星。由于美国已经拥有成熟的火星数据链，可以无需变轨直接着陆火星。
　　与＂好奇＂号类似，经历十几分钟科幻电影般的着陆过程后，毅力号与火星的相对速度将会由每秒五公里降低到0。为了尽可能降低着陆过程中的风险，NASA科学家为毅力号配置了一系列技术手段。例如在降落过程中，毅力号会快速拍照，通过距离触发技术，评估与火星地面的距离，从而确定打开降落伞的时间。此外，毅力号还使用了地形相对导航技术，将拍摄的火星地貌与此前保存的地图进行比较，从而确定着陆地点周围的环境，并避开陡坡等不宜降落的地形。
　　毅力号火星车着陆后传回的首张照片（图片来源：NASA TV）
　　毅力号的着陆地点是位于北纬18度的耶泽罗陨击坑（Jezero crater）。有证据表明曾经有河流流入耶泽罗陨击坑，形成了一个早已干涸的三角洲。而毅力号在此处着陆，一项重要目标便是识别和收集该地区的沉积岩和土壤样本，探寻可能存在的火星生命迹象，同时测试人类在火星生存的技术。此外，毅力号还将通过对表面岩石、土壤物理化学特征的分析，帮忙人类理解火星地质以及大气环境。
　　除了对火星地表的探测，毅力号还将执行一项特殊任务——释放＂机智＂号无人直升机。在毅力号着陆后60~90天左右，直升机将与火星车分离。它依靠太阳能充电，每个火星日能获得大约90秒的飞行时间，每次飞行不超过三分钟。机智号是毅力号的侦察机，能为毅力号提供高精度地图，从而大幅提升火星车探索的效率。
　　毅力号附带的机智号无人机 图片来源：NASA
　　从首个火星探测器升空到新一轮火星探测季，已经过去了60年。在此期间，对于这颗被认为是太阳系中最可能殖民的红色行星，人类的探索从未停止。
　　疯狂岁月
　　《尚书·舜典》记载：＂在璿玑玉衡以齐七政。＂孔颖达疏：＂七政，其政有七，于玑衡察之，必在天者，知七政谓日月与五星也。木曰岁星，火曰 荧惑星，土曰镇星，金曰太白星，水曰辰星。＂
　　荧惑星作为自古以来就被认定的五颗行星之一，在被认定成太阳系内最接近地球环境的星球后，获得了全人类的关注。目前人类火箭能力相对于宇宙来说还比较有限，向火星发射探测器需要地球和火星之间特定的相对位置，充分利用引力节省燃料。因此，火星和地球的轨道运动导致火星探测存在以26个月为周期的窗口。
　　天问一号拍摄的首张火星照片 图片来源：国家航天局
　　太阳系内行星的探索，很大一部分都是上世纪美苏冷战时取得的。美苏两个国家像在游戏《文明》中争夺科技胜利一般，不计成本地向太空中发射探测器。回望那段疯狂的岁月，不得不感叹人类的赞歌就是无畏探索的赞歌。
　　在火星探测的时间上，苏联领先一步。1960年到1964年间，苏联向火星发射了五个探测器，其中只有1962年的火星1号成功进入地火转移轨道，但是在抵达火星前失联。
　　1964年美国在一个月内发射了水手3号、4号，其中 水手4号成功飞掠火星，是人类历史上首个接近火星的探测器，并首次传回火星照片。在接下来的两个窗口内，美苏都发射了一些探测器，但没有什么突破性的进展，苏联甚至在这个过程中没有探测器能接近过火星。
　　人类第一张近距离拍摄的火星照片 图片来源：NASA
　　1971年，美苏都取得了一些突破。美国的水手9号成功进入火星轨道，而苏联更是一步到位，除了火星2号、3号成功入轨进行火星测绘外，火星3号登陆器更是在1971年12月2日成功软着陆，是 人类第一个成功登陆火星的探测器。
　　火星3号，其登陆器是人类首次软着陆火星的探测器 图片来源：NASA
　　1976年后，美苏竞争战略重点转移，再加上金星和太阳系内其他的探索，火星探测进入低潮期。
　　其实论结构相似程度，早晨叫启明、晚上叫长庚的太白星，也就是今天的金星，的确在半径、质量、表面重力上更接近地球。较强的重力可以让它像地球一样保持较厚的大气，不像火星一样只能让大气层不断逸散。拥有大气层的金星的确在有时会让人觉得或许更适合探索。不过在苏联探测器登陆金星7号登陆金星后，其表面恶劣的环境让其在1个小时内就失去了联络。
　　1975年金星9号传回金星表面照片后，似乎没有人对金星感兴趣了。毕竟相比于金星的炼狱，火星的荒漠还是更能让人接受一些，此后行星探测器的目标大都还是火星。
　　火星漫游
　　1990年后，人类将目光重新放回火星，技术的进步让更详细的火星测绘、复杂的火星车成为可能，催生了又一个火星探测的高潮期。
　　1997年，火星探路者号（MESUR Pathfinder）和其携带的旅居者号（Sojourner）火星车成功着陆火星， 其中旅居者号更是成为了人类第一个成功着陆运行的火星车。火星探路者号着陆时除了气动减速和降落伞减速之外，在降落末端还使用安全气囊缓冲，让890千克左右的探测器包安全着陆。着陆放气后，展开其四面体的结构，并最终放出其中10千克左右的旅居者号小车，整个依靠太阳能的系统在运行了85天后最终失联。不过在电影《火星救援》中，主角瓦特尼在2035年成功靠它在火星上联系到了地球。
　　三代火星车大小对比，从小到大分别为旅居者号，勇气号/机遇号，好奇号的测试车 图片来源：NASA
　　还有2003年传奇般的勇气号（Spirit）和机遇号（Opportunity）。这两辆依靠太阳能供电的小车比天问一号火星车略小，原本计划只有90余天运行寿命，最终却分别运行了2208天和5352天。2007年在火星北极降落的凤凰号（Phoenix）更是让人类首次能在火星上挖掘土壤， 确认了火星上水和冰水的存在。
　　2011年，好奇号（Curiosity）成功登陆火星，这是人类第一辆核动力火星探测器。900千克的重量让它不得不尝试更先进的着陆技术——天空起重机，着陆过程堪比科幻电影。钚238衰变给它提供了100多瓦的能量供应，澎湃的动力让强大的科学仪器得以应用，这也体现在它的正式名称上——好奇号火星科学实验室，这是一个移动的科学实验室。直到今天，好奇号仍在运行，并在火星上至少移动了24.24千米。
　　好奇号2015年的自拍 图片来源：NASA
　　全员成功
　　除开最近一次火星窗口内的3次火星探测任务，人类总共进行了44次火星探测任务，其中只有美国、苏联、欧洲和印度的23次满足部分成功的标准。而毅力号的成功着陆，表示本次探测窗口内三次探测任务都至少满足部分成功的标准。
　　阿联酋希望号火星探测器是阿联酋出资研发的火星轨道卫星，于2月9日成功入轨，主要目标是研究火星的大气和气候。
　　2月10日入轨的天问一号，是中国首次实施的火星探测任务，不过并不是首次参与的火星探测任务。2011年，中国搭载在俄罗斯火卫一-土壤（Phobos-Grunt）探测器上的萤火1号，尝试开展火星探测任务，但火箭发射后未能进入飞往火星的轨道，发射两个月后坠毁于太平洋。
　　天问一号是中国首个火星探测卫星，它还需要进行一些调整。按照目前的计划，天问一号计划于5月左右实施火星车登陆任务，计划着陆方式与凤凰号类似，都是着陆器火箭反推，着陆后放出火星车。火星车采用太阳能供电，大小相比勇气号略大，设计寿命和勇气号一致，都是90天。 如果最终火星车成功着陆并运行，它将成为人类历史上第一个一次性完成＂绕＂、＂落＂、＂巡＂的火星探测器。
　　在毅力号着陆后，本轮火星探测的第一阶段已经结束。三台火星探测器都取得了各自的阶段性进展，开始收集科学数据，希望为我们带来更多关于火星的认知。同时，让我们祝福天问一号着陆器、巡视器，还有毅力号的机智号无人机，希望它们能帮人类在星辰大海中，实现前所未有的成就。
　　参考文献/链接：
　　耿言，周继时，李莎，等. 我国首次火星探测任务[J]. 深空探测学报，2018，5(5):399-405.
　　李春来，刘建军，耿言，等. 中国首次火星探测任务科学目标与有效载荷配置[J]. 深空探测学报， 2018，5(5):406-413.
　　https://mars.nasa.gov/mars2020/
　　https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_missions_to_Mars
　　扩展阅读：
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　　背景简介： 文章2021年2月19日发布于微信公众号   环球科学   （刚刚，＂毅力＂号火星车成功登陆火星！已传回首张火星照片），风云之声获授权转载。