人類爲何要堅持探測火星

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人類爲何要堅持探測火星，中國在火星探測領域是一個後來者，但起點卻相當高，月球跟地球息息相關，所以我們要探索月球，但火星上又沒有生命，可人類爲什麼還要向火星發射這麼多探測器呢？

人類爲何要堅持探測火星1

中國在火星探測領域是一個後來者，但起點卻相當高

◆ “天問一號”將一次執行“繞落巡”三項任務。而其他國家的第一次火星任務，多隻有環繞，或者連繞帶落，或者連環繞都沒有，只是飛掠，從來沒有一上來就做全套的

◆ “如果說第一次熱潮的主題是探測競賽，比的是誰先跑得最快，那麼第二次熱潮的主題應是科學競賽，比的是誰先看得最深。”

◆ 從科學上講，“天問一號”是對火星形態、地質學、礦物學、空間環境、土壤和水冰分佈等進行研究的最全面的任務

2020年7月23日12時41分，長征五號遙四運載火箭託舉着我國首次火星探測任務“天問一號”探測器，在中國文昌航天發射場點火升空。

“天問一號”將承載我國第一個火星探測任務，着陸在火星表面完成巡視探測，獲取火星科學數據，一次性實現對火星“環繞、着陸、巡視”三大目標。

火星探測器發射成功只是“萬里長征第一步”，“天問一號”還要進入地火轉移軌道，歷經約7個月飛行進入火星軌道範圍。之後，按照預訂計劃，“天問一號”將被火星引力俘獲，在地面測控系統的支持下進入環火橢圓軌道，運行到選定的着陸窗口。

第二步完成後，“天問一號”將減速落入火星大氣層，進入所謂的“死亡7分鐘”時間。由於火星距離地球太遠，信號傳輸一個來回就需要十幾分鍾時間，而整個着陸時間僅僅7分鐘，這意味着着陸過程不能由人工進行干預，而是由“天問一號”上自帶的着陸程序完成。

成功着陸後，火星車將從着陸平臺上走到火星表面，開展探測作業，爲期大約90多天。

爲什麼要去火星

爲什麼要去探測火星？答案可能有點讓人意外：因爲火星比金星條件優越。

太陽系有八大行星，從內到外分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。也就是說，金星、地球、火星排在第2、3、4位。

如果要在八大行星尋找生命，單憑位置，就可以判斷個八九不離十：水星離太陽太近，一切都被烤焦了；木星以及更外圈的離太陽太遠，一切都被凍僵了。最有可能的，就是離太陽距離適中的金星、地球、火星，這三個處於太陽系的“宜居帶”上。

地球位於宜居帶的中間，當然是各方面條件最優的。金星和火星相比如何呢？

看一下基本指標：金星的質量是地球的82%，體積是地球的87%，重力是地球的90%，各方面跟地球十分接近。而火星跟地球的差別很大，其質量是地球的11%，體積是地球的15%，重力是地球的38%。

僅從這些指標看，金星似乎更加適合。因此，人類在上世紀50年代掌握了航天技術後，首先就將金星作爲了探測目標。人類第一個接近其他行星的探測器，是1962年美國的水手2號，它的目標就是金星。

然而，人類探測金星的熱情，很快就消退了。歷史上總共有10個探測器在金星着陸，都來自蘇聯。但其中工作時間最長的只有127分鐘（金星13號），最短的只有23分鐘（金星7號）。爲什麼這麼短命呢？因爲金星的生存條件實在是太惡劣了。

金星有一個極其濃密的大氣，它的壓強高達地球的92倍，相當於一個人揹着一輛50噸重的坦克。更糟糕的是，這麼濃密的大氣中絕大部分是二氧化碳，超過96%。這導致了非常強的溫室效應，金星表面的平均溫度超過460攝氏度，比離太陽最近的水星的向陽面還熱。

作爲對比，火星大氣稀薄，密度不到地球的1%。雖然這聽上去也很糟糕，但跟金星對比，就會明白什麼叫做“如釋重負”。畢竟，氣壓低可以穿航天服，而氣壓太高就只有被壓死了。火星表面的平均溫度是-55攝氏度，而且波動範圍很大，可以上至30攝氏度，下至-100攝氏度以下。對比金星的460攝氏度，也會感覺好多了。

火星最有吸引力的一點，是上面有水。

人們最初用望遠鏡觀察火星的時候，看到很多紋路。不少人把它們理解爲河道，甚至是火星人開掘的運河。雖然截至目前我們沒有在火星上發現任何生命。不過，火星曆史上應該有過活躍的地質運動與河流，但由於太陽風的吹拂以及小行星的撞擊等原因，後來逐漸都消失了。

然而，火星現在還有大量的固態水，也就是冰，這是一個非常重要的發現。此外，火星上還有大量的固態二氧化碳，也就是乾冰。爲了跟乾冰區別，我們往往把固態水稱爲水冰。

在火星的南北極，就有巨大的水冰與乾冰混雜的冰蓋，水冰主要集中在底部。除此之外，在火星的地下很可能還有液態的滷水，即溶解了大量鹽分的水，甚至可能有巨大的液態滷水湖。這讓火星上存在生命的希望大增。

在地球的各種極端環境下，如火山口、深海、熱泉、鹽湖等等，都有不屈不撓的微生物生存着。它們的能量來源可以不是光合作用，而是各種因地制宜的辦法，如硫酸亞鐵氧化還原反應放出的化學能。對於這些“小強”來說，火星的環境遠不算最惡劣的。因此，在火星上發現生命是相當有可能的。

未來一段時間裏，掘地三尺尋找生命，就是火星探測的一個重點目標。如果真的.找到了，那麼這將是人類第一次發現地外生命，帶來的衝擊是巨大的。

7月20日，阿聯酋首個火星探測器發射。在搭載“希望”號火星探測器的H2A運載火箭發射升空後，阿聯酋民衆在迪拜的穆罕默德·本·拉希德航天中心歡呼慶祝。新華社/路透

如何去火星

從地球怎麼才能到火星呢？

首先來看距離。地球和火星都在圍繞太陽公轉，地球跑第三道，火星跑第四道。兩個軌道都是接近於圓的橢圓。地球軌道跟圓相當接近，半徑約爲1.5億公里。火星軌道稍微扁一點，近日點和遠日點分別約爲2.07和2.49億公里。

由此可見，地火距離最近是當太陽、地球、火星三者排成一線的時候，這叫做“火星衝日”，距離最小值在0.6億公里左右。地火距離最遠是當地球和火星分居太陽兩邊排成一線的時候，最大值在4億公里左右。

火星衝日是一個週期性的現象，大約每780天發生一次。爲什麼呢？從地球和火星的公轉週期就能算出這個數值。

地球的一年大約是365天，而火星的一年大約是687天。經過780天后，地球走過了780/365=2.14圈，火星走過了780/687=1.14圈。地球比火星剛好多走了一圈。所以如果出發時日地火連成一線，那麼到這裏它們又會連成一線。

由此決定了，每過780天即大約26個月，就會出現一個火星探測的窗口期。在2020年的窗口期中，終於出現了中國的火星探測項目：天問一號。

下一個問題是：應該怎麼去？直接飛向火星嗎？

要受到引力的作用，不可能走直線。在太陽系裏，最大的引力源就是太陽。除了在每個行星附近之外，在絕大部分空間起主導作用的都是太陽的引力。因此，飛船從地球到火星的旅程，絕大部分是在太陽控制下的。如果我們在途中不開動力，那麼根據開普勒第一定律，飛船的軌跡就是一個以太陽爲焦點的橢圓。

基於這些考慮，答案就呼之欲出了。我們走的是這樣一條軌道：它在離開地球的時候與地球繞太陽的軌道外切，這是近日點；在接近火星的時候與火星繞太陽的軌道內切，這是遠日點。在中間路程，它是一個以太陽爲焦點的橢圓的一部分。整個行程中，發動機只需要點火兩次，就是在起點和終點。這樣耗費的燃料最少，而且操作最爲穩妥高效。