“探火”回眸

           ——“天问一号”成功发射的感想

2020年7月23日，中国的“天问一号”火星探测器在海南文昌成功发射，这是人类第46次火星探测活动。此前3天（7月20日），阿联酋发射了“希望号”火星探测器；几天后，美国的“毅力号”探测器也将奔向火星。由此可以预见，今后“探火”队伍将不断壮大，“探火出征”会日益频繁。也许有人要问：火星远在茫茫天涯，人类何以热衷于此？依笔者的见解，其主要原因有以下三条：                  

其一，发展生产力，开拓新域，另辟蹊径。历史已经证明，科技是第一生产力，它不仅改变了人类的生产、生活方式，提高了品质和效率，而且它打破国界壁垒，形成了全球的产业链、供应链、服务链、价值链，促进了不同国家、民族、文化间的交流与联系，把世界变成“地球村”。更重要的是，科技不断地拓展着人类活动的范围和领域——从陆地到江河湖海、到高山峻岭、到戈壁大漠、到极地冰川、到海沟洋底、到地壳深处、到地球的各个角落，又促使人类把目光转向太空。人类借助科技，早就开始了对星空的观测，并据此创立了天文学，编制、修订历法；苏联1957年发射了第一颗人造卫星；美国在1969年用“阿波罗11号飞船”把阿姆斯特朗、奥尔德林、科林斯3名宇航员送上月球，由此开启了人类走向太空的时代。科技创造的这些伟业、奇迹，进一步激发并增强了人类开拓新的活动领域、扩大新的活动范围、开辟新的发展途径的壮志雄心。

其二，实施筑巢引凤、罗致人才、协同合作的科技发展战略。科技是第一生产力，人是生产力中最积极、最主动、最活跃、最具有决定性的因素；科技发展依赖人才，人才的培养造就又依赖生产与科研实践。科学技术是一项推动人类文明进步的伟大事业。科学的主要任务是认识世界，它所要探究的是物质组成、内在联系、运动规律，即物质结构及其原理，并据此创立学说、理论乃至学科；技术的主要任务是改造世界，它是应用科学研究的成果去制造劳动工具、创立生产活动的方式、方法，并据此建立相应的标准、规范；科学为技术发展提供理论依据和指导原则，技术为科学发展提供验证结果和研究手段；科学的发展趋势是细分、专深、寻幽探微；技术的发展趋势是综合、集成、融汇百科；科学与技术的联系日益紧密，是一个有机整体，科学之于技术犹如人的思维、大脑，所谓“心灵”，技术之于科学犹如人的肢体、手脚，所谓“手巧”，只有“心灵手巧”才能为人类的文明进步做出划时代的贡献。科学与技术的内在联系和发展机制表明，科学研究又是一项发现、发明、具有综合性、创造性的劳动协作活动，它需要各个学科、专业、行业，即“产、学、研”及社会上各个部门的专家、学者、能工巧匠通力合作，密切协同。但由于国家、民族、阶级、宗教及意识形态之间的竞争，由于各个国家、地区经济社会发展水平方面的影响，加上知识产权、专利保护制度的限制……一项科研题目或科研工程（以下统称“项目”）的确定、它所涉及的各种学科之间的关联性、它所能招引的人才数量、它所能组织起来的协作规模……又在实际上是步履维艰的。在这种情况下，只有那些超越了狭隘的国家利益纠葛、超越了宗教或意识形态偏见、着眼于人类的文明进步、着眼于为人类造福的科研项目，才能在全世界广泛地罗致人才，才能组织起大规模的国际合作，也才能在这种规模宏大的、高度综合的、史无前例的、“艰巨浩繁”的科研实践中磨砺、培育人才，进而形成科技发展与人才成长的良性循环。以此观之，“火星探测”就是蕴涵着上述“潜能”的科研项目。另外，美国于1942——1945年间所实施的“曼哈顿计划”、由英、德、法、瑞典等11个欧洲国家于1954年在跨法国和瑞士边境上所建立的“欧洲核子研究中心”、中国在1959年开始实施的“596工程”（两弹一星）、美国于1961——1972年间所实施的“阿波罗登月工程，就是实施上述科技发展战略的典范。也正是由于这些典范，才产生了指导科研工作的系统论、信息论和控制论，才有欧美近一个世纪的全球科技领先，才有中国的科技迅猛发展和快速追赶。

其三，火星上可能有生命存在，其气候环境与地球最为相似，是人类移居外星的首选。据科学家们的研究，大约每隔26个月会发生一次“火星冲日”，此时地球与火星的距离在冲日期间会达到极近值，通常不足1亿公里；特别是火星发生“大冲”时，这个距离不到6000万公里，这意味着可以用较少的花费将探测器送往火星。因此，人类的“探火”活动通常也会每26个月出现一次高潮。另外，火星赤道平面与公转轨道平面的交角非常接近地球，这使火星也有类似地球的四季交替。再次，火星的自转周期为24小时37分，这使火星上的一天几乎和地球上的一样长。

1890年，美国天文学家珀西瓦尔·罗威尔利用大型望远镜观测火星，偶然发现火星表面存在着一些沟壑，看起来与地球上人工开凿的运河相似，继而怀疑有“火星生命”存在。于是，美国和苏联两个超级大国在上世纪60年代就开始了火星探测竞赛。

火星是太阳系中与地球相似且距离第二近（约为5570万公里，第一近的是金星，约为4050万公里）的行星。月球是地球的卫星，距离地球38万—40万公里。人类在古代就开始了对月球的观测，我国的夏历（亦称农历）就是依据对月球的观测编制出来的。由于距离近且观测早，所以率先实现了人类登月。金星是天空中排在太阳和月球之后第三明亮的天体，它之所以那样明亮，是因为其表面覆盖着厚厚的一层白色云朵，这些云朵是由可以致人死亡的二氧化碳组成。这就是金星虽离地球最近、却不被先予探测的原由。

1960年10月，苏联先后两次发射了火星探测器，但尚未进入火星轨道就失事了。

1962年11月，苏联又发射了3 个火星探测器，其中1个在飞行途中与地球失联，另外两个飞到火星轨道便停留在那里了。

1964年11月28日，美国发射了“水手4号”探测器。“水手4号”在1965年7月14日飞至距火星9280公里的地方近距离地拍到了22张火星照片。

1971年5 月19日，苏联发射了“火星2号”，但探测失败。

1971年5月28日，苏联发射了“火星3号”，12 月15日首次在火星着陆，并从火星表面向地球发送数据20秒。

1971年5月30日，美国成功发射了“水手9号”探测器，11月14日，该探测器驶入火星1280公里轨道，并在该轨道上运行将近1年，拍摄照片7328张。依据这些照片，美国第一次给火星上的高地、火山、洼地和峡谷等地形地貌命名。

1973年7月21日，苏联发射“火星4号”，未能进入环绕火星轨道。

1973年7月25日，苏联发射“火星5号”，1974年2月12日进入环绕火星轨道，拍摄并发回了1张火星彩照，随后停止工作。

1973年8月5日，苏联发射“火星6号”，1974年3月9日成功进入火星大气层，并打开了降落伞，然后消失。

1973年8月9日，苏联发射了“火星7号”，1974年3月12日到达火星附近，还未进入环绕火星轨道就丢失了。

1975年8月20日，美国发射了“海盗1号”，9月9日发射了“海盗2号”。这两个探测器分别于1976年7月20日和9月3日依次在火星上成功着陆，大量的新的宝贵数据和图像被发回地球。“海盗1号”在火星上工作了6年，这两次登陆都没有在火星上找到任何有生命的特征或痕迹。

火星探测耗资巨大，加上此时的美苏竞争战略转移，美国大力发展航天飞机，苏联则大力发展空间站，所以此后的火星探测进入低潮。

1988年7月7日，苏联以“火卫一”命名的“福波斯1号”发射升空，9月2日失联。

1988年7月12日，苏联以“火卫一”命名的“福波斯2号”发射升空，1989年3月27日失联，所带着陆器未能着陆火星。

20世纪90年代后，苏联解体，火星探测几乎成了美国的“专利”。

1992年9月24日，美国发射了“火星观测者”号，目的在于考察火星的地理和气候状况，以为载人飞船飞往火星探测道路。但是，它在即将到达火星时与地球失联。经过4年的技术改进，美国于1996年开始实施庞大的“火星生命计划”。

1996年12月7日，美国“火星环球勘测者”号探测器发射升空。这枚探测器持续运行10年，在2006年11月5日失去联络，它是最成功的一次火星探测。

1996年12月16日，俄罗斯发射了“火星96”号探测器，入轨后未能成功点火进入前往火星的轨道，不久坠入太平洋，宣告失败。

1997年，美国用“火星开拓者”号飞船将“旅行者”号探测器发射到火星，并把相当多的火星照片发回地球。3个月后，美国的“火星环球勘测者”号探测器进入火星轨道，开始绘制火星地图。

1998年7月3日，日本的“希望”号探测器发射升空，计划探测火星的大气和磁场。12月20日，“希望”号主发动机点火准备开始飞向火星，因失误使探测器偏离既定轨道，经修正重新入轨时，其所剩燃料已不足以到达火星，这次探测失败。

1999年，曾为美国宇航局工作过的南加利福尼亚大学的神经生物学家约瑟夫·米勒研究了“海盗”号探测器收集到的资料，认为火星上很可能有生命，后在2001年11月28日于圣迭戈召开的科学研讨会上公布了他的研究成果。

2001年2月26日，美国国家航天局宣布，在南极发现了一块火星陨石。在对其进行研究后，人们发现这块陨石中含有长缝状排列的磁晶体，而只有在微生物的作用下才会形成这样的排列形状。这是到目前为止人类提出的火星上可能存在原始生命最新的有力证据。

2001年10月29日，美国的“2001火星奥德赛”探测器，又从火星上取得了大量的数据、资料。

2001年11月底，美国的科学家对火星探测器发回的新照片进行了研究，提出了火星表面很可能存在水的固态形式（即冰）的设想，他们认为，火星表面在早期分布着广阔的海洋，每平方公里拥有的水量甚至比地球还多。

美国布朗大学的科学家研究了“火星环球勘测者”号发回的8000多张高清晰度照片，后在英国《自然》杂志上发表文章，文章说，发现有一种地形较为光滑，并认为这种地形表明该地区的土层是多孔的土壤里面渗入了水结冰凝固而成的，或者是水混合了冰、尘土和岩石等，在火星表面形成了厚度达90厘米的覆盖层。在庞大的火星表面，从火星寒冷的南极直到大约南纬60度很大的一片区域里，都是这样的含水区。虽然目前只找到了水分解反应的产物之一——氢原子，但这一发现对于推测火星曾经有过的含水量大有帮助。美国科学家们的研究还表明，早期的火星上有一个海洋，其深度最深可达1600米。由于发生了化学反应，加上小行星和彗星的撞击，致使火星在过去几百万年中逐渐失去了所有的水分。研究人员认为，水仍然存在于火星土壤深处，或者处于冰冻状态。总而言之：探测火星上的水资源，对于人类意义重大！

2003年6月2日，欧洲航天局的“火星快车”探测器发射升空。2004年1月23日“火星快车”发现火星南极存在冰冻水，这是人类首次直接在火星表面发现水。

2003年6月10日、7月7日，美国先后发射了第二代火星车“勇气”号和“机遇”号，这对“双胞胎”性能更为优异，它使科学家能更好地了解火星，并再次证实火星上有水。

2004年1月14日，美国总统乔治·W布什宣布，争取在2020年以后，以月球为基地，把人送上火星。

2006年，进入火星轨道的美国“火星勘测轨道器”是目前最先进、最大的火星轨道器。它运行在距火星200公里的高空时，分辨率可达到0.3米，这对研究分层物质、冲击沟和河道很有帮助，有利于为其他着陆器、火星车确定着陆区和中继数据。

2007年，美国的“凤凰”号火星着陆器发射升空，这是第一个在火星北极地区着陆的探测器。因为那里可能有一部分水冰，“凤凰”号在那里工作了一个夏天。

2011年，美国发射了第三代火星车“好奇”号，它所带的科学仪器质量是第二代火星车的15倍，还首次使用了核电源技术和“空中吊机”着陆技术，这样可以免受火星沙尘暴的覆盖而影响发电效率，以使精确地在火星表面着陆。

2012年8月6日，“好奇”号火星车成功降落火星不久，美国国家航空航天局新一代火星车项目就正式立项，这就是“火星2020”——美国“毅力”号火星车探测任务。相比“好奇”号专注于分析火星土壤和岩石构成，“毅力”号则专注于寻找生命痕迹。另有舆论认为，作为世界火星探测技术最为先进的国家，此次探测任务也是在为下一步的载人登陆打基础。比如此次“毅力”号就携带了火星氧元素原位资源利用实验仪，用以将二氧化碳转化为氧气；美国私人天空探索公司“SpaceX”也计划向火星发射“红龙”火星着陆器，为人类将来移居火星做基础准备。中国航天科技集团八院火星探测器研制专家还指出，“毅力”号的一大亮点，在于它配备了一架“火星直升机”，它可以极大地拓展“毅力”号的探测范围，每天飞行最大距离600米左右。这将是人类历史上首次将有翼飞行器送入其他星球。须知人类第一辆火星车“旅居者号”在几十天的工作时间内才爬行了100米左右，而这架“火星直升机”每天的工作里程是它的数倍。

2013年，印度发射了“曼加里安”号探测器，2014年成功进入火星轨道，发回了所拍摄的火星照片。

2014年，美国“火星大气与挥发物质演变”探测器进入火星轨道。这是世界上首个研究火星上层大气的探测器，它可帮助了解火星大气气体逃逸到太空时对火星气候演变所产生的影响。

2016年3月14日，欧洲航天局的“痕量气体轨道探测器（TGO）”发射升空，10月20日成功进入环火星工作轨道。该探测器欲寻找火星甲烷。

2018年，美国“洞察”号在火星上安全着陆。它是用来为火星做“CT”的，以便精确掌握火星震和其他火星内部活动，可探测到火星表面下5米来自火星地核的热量。

2020年7月20日，阿联酋的“希望号”火星探测器发射升空。“希望号”并没有“落火”计划，它采用环绕探测的方式研究火星大气和环境。它将环绕火星进行4年勘测任务，全面探测火星大气、研究火星气候及低空天气变化、开展沙尘暴预报、绘制火星详细地貌和大气变化情况，有望成为“第一颗真正的火星气象卫星”。

2020年7月23日，中国的“天问一号”火星探测器在海南成功发射，经过大约7个月的飞行，2021年2、3月间到达火星。中国国家航天探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言说，该任务探测器由着陆巡视器（进入舱和火星车）和环绕器组成。此次探测目的是一次实现“绕着巡”三步走，即能够对整个火星进行全球观测、成功着陆火星，以及火星车进行巡视勘测。耿言还说：“这是其他国家第一次实施火星探测任务从未实现的，面临着前所未有的技术挑战，是一次巨大的技术跨越。”“我们的科学目标是实现对火星的表面地貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测，从而有利于建立起对火星全面而基础的认识。”

综上所述，人类的火星探测起步于1960年。

截止到2020年7月底，全球共实施了46次火星探测活动，其中美国21次、苏联及俄罗斯19次、日本1次、欧洲2次、印度1次、阿联酋1次、中国1次。其中完全成功的探测有19次、部分成功探测的有4次、探测失败的有21次、正在飞往火星途中的有2次。

迄今（2020.7.31）为止，成功登陆火星的探测器有8个：“海盗”1号、“海盗”2号、探路者、机遇者、勇气号、凤凰号、好奇号、洞察号，它们都是美国研制的。

目前工作的火星轨道器有6个，火星着陆巡视器有2个。其中轨道器包括美国的“火星奥德赛”“火星勘测轨道器”“火星大气与挥发物质演变”，欧洲的“火星快车”和“微量气体轨道器”，印度的“曼加里安”；着陆巡视器包括美国的“好奇”号火星车和“洞察”号着陆器。

火星与地球相距遥远，环境极其复杂，在已经实施的44次探测中，完全失败的就有21次！这表明科学探索的道路云漫路歧、波诡云谲、迷雾重重，充满了崎岖、艰险、障隘和荆棘，只有那些百折不挠、竭忠尽智、奋力攀登、勇于献身的人，才有希望到达光辉的顶点。

谨将此文献给有志于科学探索的人们！

参考文献

1、《“探火”的朋友圈在扩大》（摘自2020.7.28《中国青年报》

2、《人类火星探测历经两次高潮》（摘自《北京日报》庞之浩 文

3、《深空技术如何带动社会发展》（摘自7.25《光明日报》

4、《可怕的科学》（翟文明  主编）

骆伯毅 2020.10.13完稿于独山子