最近，阿聯酋“希望”號、中國“天問一號”火星探測器、美國“毅力”號火星車先后升空。多國紛紛抓住今年7月下旬至8月上旬這一“發射窗口”，全球火星探測又掀新高潮。
航天器的發射窗口是指適合運載火箭發射的一個時間范圍。以火星探測器為例，地球和火星都圍繞太陽運行，地球在里圈運行快，火星在外圈運行慢，它們之間的距離時遠時近：最近約5500萬公里，最遠約4億公里。為節省燃料和成本，發射火星探測器都選擇在地球與火星距離較近的時候，這樣的機會每隔26個月才有一次。
火星是太陽系中與地球最為相似、距離第二近的行星。火星早期大氣環境與地球十分相似，并且有液態水痕跡，這為可能存在生命提供了有力證據。了解火星及其上生命的起源和演化，有助于人類進一步認識太陽系的形成和演化，并預測地球及地球生命的未來變化趨勢。火星與地球的相似性令不少科學家認為，可將火星改造成適合人類居住的第二家園。
此次各國的探火任務各不相同。“天問一號”聚焦研究火星形貌和地質構造特征、表面土壤特征與水冰分布等。“希望”號是世界上第一顆火星氣象衛星，用于全面探測火星大氣，研究低空天氣變化、沙塵暴現象等。“毅力”號火星車專注于尋找生命痕跡，并為未來火星采樣返回和載人登火做準備，例如將試驗把火星稀薄大氣中的二氧化碳轉化為氧氣等。
火星距地球遙遠、環境復雜，這對火星探測器的發射、通信、控制、供能、入軌、著陸和工作等各環節技術都提出了很高要求。最難的要數在火星表面著陸。探測器進入火星大氣層后，要先后經歷氣動減速段、傘降減速段、動力減速段和著陸緩沖段，每一階段都必須嚴格按程序自主執行，難度很大。
火星探測的復雜性勢必需要許多新技術、新材料的支撐，這大大促進了航天科技的發明與創新。美國“毅力”號火星車這次攜帶了一架小型無人駕駛直升機“機智”號。由于火星大氣密度只有地球大氣的1%，所以“機智”號有兩組螺旋槳，每組采用兩個特制碳纖維葉片，以每分鐘2400轉的速度反向旋轉。這一技術也可應用于地球高原缺氧地區。
隨著火星探測參與國家日益增多、發射成功率提升，世界主要航天國將目光投向了更遠：在2030年左右實施火星采樣返回探測，以及在更遠的未來載人登火。火星離地球遠、引力比月球大，決定了探測器在火星表面軟著陸、起飛并攜帶樣品返回都更加困難。人類登火之路困難重重，需要開展廣泛持久的國際合作。
(龐之浩 作者為全國空間探測技術首席科學傳播專家、北京空間科技信息研究所編審)
關鍵詞： 火星探測
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