火星機(jī)器人探測(cè)

王世杰團(tuán)隊(duì)

“從望遠(yuǎn)鏡到機(jī)器人，從窺見(jiàn)一斑到探測(cè)儀器登陸，人類正一步步地揭開(kāi)火星的面紗。”

在人類探測(cè)火星的歷史中，早期主要通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，到了上個(gè)世紀(jì)發(fā)射了數(shù)十個(gè)軌道衛(wèi)星進(jìn)行探測(cè)，然而真正認(rèn)識(shí)火星是從踏上火星開(kāi)始的。雖然人類目前仍沒(méi)有像在月球那樣在火星留下過(guò)腳印，但機(jī)器人卻已幫我們實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，包括著陸器和火星車。

然而實(shí)現(xiàn)這一壯舉也是在很多失敗的基礎(chǔ)上。1971年蘇聯(lián)發(fā)射了火星2號(hào)3號(hào)著陸器，雖然都沒(méi)有成功，但卻是人類探測(cè)器第一次到達(dá)火星表面。直到1976年美國(guó)發(fā)射了維京1號(hào)和2號(hào)，成功實(shí)現(xiàn)軟著陸，并傳回了火星表面第一張彩色照片和大量的科學(xué)信息。它探測(cè)獲取著陸點(diǎn)的溫度范圍為150～250K，觀察到火星存在季節(jié)性沙塵暴，實(shí)施的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了生命存在的可能證據(jù)，但并未得到其他實(shí)驗(yàn)的佐證。然而這些都是著陸器，未能在火星上自由移動(dòng)。

1997年美國(guó)發(fā)射了火星探路者號(hào)，著陸點(diǎn)是火星北半球的一個(gè)古老平原，搭載了一個(gè)名為Soiourner的小型火星車，是第一個(gè)在火星上行駛數(shù)米的火星車。SOjourner傳回了550幅圖像，進(jìn)行了15次以上巖石和土壤的化學(xué)分析，及對(duì)風(fēng)和其他氣候的大量研究。本次科學(xué)探測(cè)儀器研究表明火星曾非常的溫暖濕潤(rùn)，大氣中水含量很高并可能有液態(tài)水存在。

2003年NASA分別發(fā)射了勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)火星車，是同型不同名的“雙胞胎”，分別著陸于被認(rèn)為曾是湖泊的古謝夫坑和有大量的赤鐵礦沉積的本初子午線平原，其中機(jī)遇號(hào)剛好降落在一個(gè)有基巖露頭的火山口，研究表明它們?cè)邴u水中浸泡過(guò)，這是火星曾存在液態(tài)水的強(qiáng)有力的直接證據(jù)；機(jī)遇號(hào)還發(fā)現(xiàn)了Heat Shield隕石，是第一個(gè)在外星球上發(fā)現(xiàn)的隕石。兩個(gè)火星車都只設(shè)計(jì)了3個(gè)月的任務(wù)，勇氣號(hào)于2010年3月與地球失去了聯(lián)系，然而機(jī)遇號(hào)依舊正常運(yùn)行，截止到2018年1月已經(jīng)在火星上行駛了45.09km，工作時(shí)間達(dá)到了設(shè)計(jì)壽命的55倍。

2008年美國(guó)NASA發(fā)射鳳凰號(hào)火星車，降落在火星北極地區(qū)，任務(wù)是研究水的地質(zhì)歷史，這是火星古氣候變化的關(guān)鍵。另外還要評(píng)估火星的居住適宜性。本次探測(cè)發(fā)現(xiàn)了火星有雪的降落，證明了云層中水冰的存在而不是干冰（固態(tài)二氧化碳）；對(duì)火星土壤也做了詳盡的分析，為模擬火星土壤提供了大量的依據(jù)；還探測(cè)到廣泛存在的高氯酸鹽，對(duì)認(rèn)為適合生命生存的環(huán)境有了新的沖擊。

2012年美國(guó)發(fā)射好奇號(hào)火星車，如汽車大小，899公斤重，主要任務(wù)還是研究火星生命、水、氣候和地質(zhì)歷史，并為以后的人類登陸火星做準(zhǔn)備。好奇號(hào)在大氣中并沒(méi)有探測(cè)到甲烷存在的跡象，表面甲烷微生物存活概率很低；但發(fā)現(xiàn)火星土壤含有豐富的水分，大約有1.5～3%的比重。

更值得介紹的是今年5月5日發(fā)射的InSight著陸器，將是實(shí)現(xiàn)首次對(duì)火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，主要通過(guò)地震儀和熱流探針來(lái)給我們提供數(shù)據(jù)，會(huì)對(duì)火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)有新的認(rèn)識(shí)。

在未來(lái)也會(huì)有更多的火星著陸器及火星車被送往月球，比如NASA的Mars 2020將搭載一臺(tái)直升機(jī)、歐空局和俄羅斯打算2020年合作發(fā)射的ExoMars火星車以及2021-2022年印度可能發(fā)射的Mangalyaan 2，其中ExoMars將會(huì)在火星表面打2米深的鉆，并計(jì)劃采樣返回，如果成功將是人類對(duì)火星探測(cè)的一次新里程碑。我們中國(guó)在火星探測(cè)上也在緊鑼密鼓地追趕，在2020年也將發(fā)射火星著陸器，攜帶一輛火星車在火星表面實(shí)現(xiàn)軟著陸，對(duì)人類的火星探測(cè)將添上濃墨重彩的一筆。（編輯/高緯時(shí)）