就在今年的7月下旬，有三支火箭点燃了引擎，向火星启航！阿联酋在7月20号成功发射了“希望号”。我国首次火星探测任务——“天问一号”也在7月23号在海南岛的文昌发射中心搭载长征五号顺利发射成功。7月30号美国NASA也派出了有史以来最强大的火箭“大力神五号”搭载其“毅力号”向火星进军。
图|“毅力号”运载火箭（来源：NASA）
这场多国登台的“探火”大戏让人拭目以待。包括中国在内，今年计划“探火”的国家不约而同将火箭发射日期选在7月末，这是为什么呢？原因很简单，省时省钱省力。地球和火星沿着各自轨道运行到距离彼此最接近的时候，就是火星探测计划发射飞行器的最佳时段，能让“探火”之旅所需时间最少，需要的燃料最少，成本最低。而之前也提到了火星的公转周期大约是地球的两倍，加上轨道设计计算，大约在地球上每隔26个月才会出现这个探测火星的最佳时期。本来欧洲航空局ESA和俄罗斯航天局RSA也计划在今年7月份合作发射火星探测器，但由于疫情的影响以及各种技术原因，就只能推迟到2022年了。
图|2020年7月下旬地球和火星的实时轨道（来源：NASA）
然而即使在离火星最近的时段发射，飞行器也要至少飞行5600万千米，实际工程中火箭的不同运载能力以及探测器本身的质量的差异也会使到达火星的时间不一样，例如我国这次发射的火星探测器“天问一号”至少也要6个月才能到达火星。除此之外，探测计划目标的不同也会导致飞行的时间不一样，飞掠火星只需要靠近火星并拍下照片，而环绕火星则要在特定的轨道减速刹车，进入火星的轨道，并成为火星的人造卫星，所要携带的燃料也更多，变轨也更复杂，飞行的时间也更长。登陆火星就需要更尖端的技术支持了。
阿拉伯联合酋长国在7月20日在日本鹿儿岛的种子岛太空中心发射了“希望号”火星轨道器，这成为阿拉伯国家成功执行的第一个行星星际任务，预计会在2021年抵达火星轨道，来纪念阿联酋建国50周年，特别重要的是这项任务希望能够启动阿联酋的科技产业，寻找石油之外的经济模式，以及激发其国民对科技发展的兴趣。
图|“希望号”卫星（来源：MOHAMMED BIN RASHID SPACE CENTRE）
“希望号”还将制作出火星的第一张全球气象图，尽管以前的探测器可以在轨道上可以看到火星大气的图像，但该项目的科学负责人和该国高级科学部长Sarah Al Amiri说：“我们这次任务将能够覆盖全天的火星，甚至整个火星年。”该探测器的相机和红外光谱仪将用于研究低层大气中的火星云和沙尘暴，而紫外线光谱仪将监视高层大气中的气体。EMM科学团队成员Hessa Al Matroushi说：“这是第一个将对火星的全球大气层的动态状况进行了解的任务。”
图|阿联酋“希望号”探测器（来源：Nature）
在执行为期两年的任务期间，“希望号”将跟踪每日的天气变化和季节变化。它不仅有助于为未来的人类飞行做准备，还揭示如何导致火星的氢和氧逃逸进入太空。这可以帮助科学家了解火星的气候及其失去厚厚的大气层的原因。
我国的“天问一号”火星探测器在7月23日12时41分在海南岛的文昌发射中心搭载长征五号遥四火箭成功发射升空。
我国对这次火星的探测计划制定了雄心勃勃的计划。“天问一号”装有13种科学仪器的轨道器，将一次性实现火星环绕探测，登陆火星，火星车巡视三项任务。
图|“天问一号”发射成功（来源：国家航天局）
2003年，神舟五号的成功使我国成为继美苏之后第三个把人类送上太空的国家。2013年，我国成功在月球上着陆了航天器。去年，我国成功实现了人类首次将着陆器降落在月球的另一端的任务。今年5月，中国成功试射了一艘太空船，该太空船将把机组人员送往中国的新空间站，并预计将于2022年完成。不久前，中国“北斗三号”最后一颗卫星成功入轨，标志着我国正式超过欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯，成为世界第二个拥有全球卫星导航系统的国家。现在，我国剑指火星。这项名为“天问一号”的任务，是目前我国对太空的最深入探索。
其实在2011年11月8日，我国就尝试探测火星了，当时我国的首枚火星探测器“萤火一号”和俄罗斯的“福布斯-土壤”卫星一起搭载于俄罗斯火箭成功发射，但遗憾的是搭载火箭未能成功变轨。而今次的“天问一号”搭载的是我国自己的火箭长征五号，是我国的首次自主探测火星任务。到明年的2月10号左右，“天问一号”将进入环火探测轨位。此后，通过在环火轨道实施对大气的探测，取得火星全貌及各种数据图像。大概在明年5月份，实现着陆巡视探测，火星车着陆到火星地表环境进行内部结构和物质成分等科学探测，包括寻找水的存在和生命迹象。
图|长征五号遥四运载火箭（来源：国家航天局）
“天问”这一名字取自于《楚辞》中的长诗《天问》，屈原在诗篇中从宇宙之本源，到阴阳之俱化；从天地之构造，到星辰之往亘，对一切自然现象进行了想象与发问。今次我国的火星探测器使用“天问”这一名字不仅传达出了国人对苍穹宇宙真理永无止境的探索追求，还带有几分豪气，也彰显了我们迈向更远深空的决心和毅力。
如果一切按计划顺利进行，“天问一号”将是第一个成功使用轨道器，着陆器和漫游车同时研究火星的任务。一旦组合飞船到达火星，轨道器将把着陆器和流动站释放到火星大气中。根据中国国家天文台魏岩的演讲，中国团队在乌托邦平原上的赤道以北发现了两个潜在的着陆区。探测器将使用着陆器借助降落伞登陆火星表面。而其中约重200公斤的火星漫游车将扩大其太阳能电池板，并开始在大约90个火星日内自主探索周围的环境（每个火星日为24小时37分钟）。在漫游车执行任务期间，轨道器将充当通信站，并慢慢进入更近的轨道，对整个火星年进行行星测量。
图| “天问一号”探测器简要结构：轨道器、漫游车和着陆器（来源：Nature）
我国团队已经为轨道飞行器配备了八台仪器，为流动站安装了五台仪器。轨道器上的地下雷达可以窥视100米深，以绘制地质结构图并寻找水和冰。中高分辨率相机将收集沙丘，冰川和火山等地貌的图像信息。轨道器和流动站都将携带光谱仪来研究土壤和岩石的成分，尤其是找出水改变地质特征的证据。“天问一号”还计划收集有关温度，气压，风速和方向的大气数据，并研究火星的磁场和重力场。
如果“天问一号”任务成功，中国将成为继美国之后第二个完成火星登陆的国家。预祝“天问一号”取得完满成功！！
图|“天问一号”登陆概念图（来源：CCTV）
北京时间7月30号19点50分，NASA“毅力号”在佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射成功，并计划于2021年2月18日在火星一个陨石坑降落。
图|“毅力号”搭载“大力神”火箭发射（来源：NASA/JPL-Caltech）
NASA这次探测任务“毅力号”的赌注很高。NASA以前的四次火星探测器：1997年的“旅居者号”、2004年的“精神与机遇”、和2012年的“好奇心”都与探索火星的各类特征有关。但是这次“毅力号”到达火星，主要任务是在一个火星年（近两个地球年）内识别和收集代表各种地质历史的岩石，并计划将来在2031年之前将其提取并带回地球，这将是人类有史以来首次从火星取回的样本。
图|美国“毅力号”漫游车（来源NASA/JPL-Caltech）
“毅力号”还将进行一项实验，试图从火星富含二氧化碳的大气中产生氧气，以此来测试支持未来人类探索的技术。探测器流动站的X射线和紫外线光谱仪，可用于详细分析矿物学；另外，新颖的一点是，配备了太阳能直升飞机的探测器麦克风可收听火星的声音。
图|“毅力号”将探索曾在火星流淌的古老河流（来源：NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown University）
更重要的是，“毅力号”任务是科学家了解火星上是否存在过生命的最佳机会。如果它收集正确种类的岩石，并带回到地球的实验室中，科学家也许可以挑出火星生命的特征。对此，不禁让人想起17年上映的一部由杰克·吉伦哈尔主演的好莱坞科幻电影《异星觉醒（life）》，讲述了一艘太空船上的宇航员和科学家一次偶然之中在火星上发现了一个尚未成熟的生命体并将其带回到太空船的实验室中，该生命体不断长大，情况失去了控制……说到这里，还真的对NASA的这次任务充满期待（奸笑）
图|电影《异星觉醒（life）》剧照（来源：电影截图）
我们的征途是星辰大海！火星探测这类航天工程，极具挑战性。我们怀着不灭的激情，选择了星空中一个暗淡的光点，经过无数个日日夜夜，竭尽人类的智慧和顶尖科技，为的就是将最初的梦想撒到宇宙更辽阔的地方，无论结果怎样，人类为了探索宇宙的付出，将会被宇宙铭记。
作者简介
石志鸿，华中科技大学天文系硕士研究生，主要研究方向为黑洞X射线双星。
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编校：吴庆文 雷卫华
文章编号：华中大天文200806C
