我们祖先眼里天空中的一个简单红点，或是现代机器人在探索途中掠过的行星：无论我们如何看它，火星，从未令人停止激动。
在经历了接近八个半月的太空飞行之后，“好奇”号终于成功造访火星。要知道从历史上来看，人类向这个神秘星球发射探测器登陆成功率还不到一半，这样看来“好奇”号真的是一个幸运儿。
就像华裔小女孩马天琪命名“好奇”号的原因一样，人们对所有的未知都充满着好奇，对这个地球轨道外侧最靠近地球的行星也不例外；但更为重要的是这颗行星寄托着未来的希望，它将是人类未来的新世界。成为多行星物种是人类文明世世代代传承的终极保障。
火星是除地球外人类目前了解最为深入的行星。目前，各种火星探测器已经发现火星上有水的存在，甚至可能有海量的水在地表以下。还有大量证据已经表明火星是有可能存在生命或者曾经存在生命的。
与地球相比，火星的质量还不到地球质量的1/9，火星赤道半径仅为地球赤道半径的1/2左右。火星在很多方面又与地球有着惊人相似的地方，例如火星的自转周期几乎与地球一样，1个火星日只比1个地球日长39分35秒；火星自转轴的倾角也几乎和地球相同。同时，火星也有四季变化，且其自然环境与地球最为相似，生存条件仅次于地球，还具备各类丰富的资源。
那么火星上到底有没有生命？火星是地球的前身还是地球几亿年之后的样子？人类何时和如何能够去火星定居？好奇的人们越来越想知道这颗邻近行星的秘密，或许这将解开生命诞生和人类起源的终极猜想。
火星探索史：败多胜少
截至目前，人类已先后42次尝试发射了约50个火星探测器，对火星及其卫星实现了飞越、环绕、着陆和巡视探测。
苏联于1960年10月率先向火星发射探测器“Marsnik”1和2号，然而由于火箭故障，两个探测器均未进入地球轨道。1962年11月，苏联发射的“火星”1号探测器被看作人类火星探测的开端，此后苏联的火星探测由于各种故障导致任务失败，直至1971年发射的“火星”2号成功到达火星轨道，然而它释放的着陆器由于反推火箭失效而在火星上坠毁。
1972年12月，“火星”3号进入了环绕火星轨道后，释放的着陆器首次成功着陆火星，但在15秒内失去联系。此后三年内，苏联发射四个火星探测器的任务也经历了各种失败，导致自1975年以后的12年中，苏联暂停了火星探测任务。
相比之下，这段时期内美国的火星探测任务比较顺利，总共实施的8次任务中有6次取得了成功。其中“水手”9号火星轨道器在1971年11月13日到达火星后在轨工作将近一年的时间，拍摄了7329张照片。1975年发射的“维京”1和2号均成功实施火星软着陆，并实现了火星表面成像。
在此后几年内，探测器陆续向地球成功发回五万多张照片，为人类提供了大量的数据信息。在此之后直至1996年的二十年时间里，美苏（俄）两国的火星探测任务比较少。苏联也将火星探测的目标重点转移到了火星的两颗卫星，于1988年7月相继发射了“火卫一”1和2号。探测火星卫星的仪器设备来自14个国家，很多国家都对此探测任务充满希望。然而，令人遗憾的是由于指令错误和设备故障，两个探测器的任务均以失败告终。
到了1996年11月，俄罗斯军方的“火星96”也发射失败。而美国成功的火星探测任务仅为1996年11月发射的“火星全球勘探者”环绕器任务和1996年12月发射的“火星探路者”着陆器任务，其他4次火星探测任务均遭受失败。“火星探路者”着陆器在1997年7月4日成功着陆火星后，携带的“旅居者”号火星车工作了3个月，其间传回了大量的数据和图像。
日本也加入了火星探测行列，于1998年7月3日发射了“希望”号火星探测器，使其成为世界上第三个发射火星探测器的国家。然而，由于发动机的故障以及太阳高能粒子影响等因素，“希望”号未能按照计划调整轨道，最终任务宣告失败。
跨入新世纪以来，美国相继发射了各种探测器，全部取得成功：2001年4月发射的“2001火星奥德赛”对火星表面进行了为期两年的观测；2003年6月发射的“勇气”号找到火星存在水的证据；2003年7月发射的“机遇”号发现了有水环境形成的各种岩石、首颗火星上的陨石，并勘测了好几个陨坑；2005年8月发射的“火星侦查轨道器”能够提供极清晰的探测数据和高容量的通信中继；2007年8月发射的“凤凰”号成为第一个降落在火星极区的探测器，确认了火星上水的存在。欧洲空间局也于2003年6月成功发射了“火星快车”轨道器，但其释放的“小猎犬”2号着陆后失去通信。俄罗斯亦于2011年11月发射了“福布斯-土壤”并搭载了我国首个火星探测器“萤火”1号，但因主推进装置未能点火而变轨失败。
“好奇”号的使命
“好奇”号成功登陆火星，按计划其将在火星工作至少1个火星年(将近2年)。它带着人类好奇的心和更加先进的科学仪器来到这个有着太多未知的星球来完成使命：调查火星曾否有过可维持微生物生命的环境，即火星的可居住性。要知道“好奇”号可是携带了一整套完整的科学实验设备，其中包括X-射线光谱仪、多种激光仪器等，完全具备对火星岩石成分进行现场分析的条件，寻找有机分子和水分子的存在。
“好奇”号是美国国家航空航天局“火星科学实验室”任务的火星车，重900公斤，大约是2004年登陆火星的“勇气”号和“机遇”号重量的5倍，其着陆过程首次使用了一种名为“天空起重机”的辅助设备助降。在着陆时由于难度高、风险大，美国航天局称之为“恐怖7分钟”。
“天空起重机”和“好奇”号组合体在经过大气摩擦减速和降落伞减速后，“天空起重机”开启8台反推制动火箭，进入有动力的缓慢下降阶段。当减速火箭将“天空起重机”和“好奇”号组合体的速度降至大约每秒0.75米之后，其中4台反推发动机关机，然后几根7.5米长的缆绳把“好奇”号从“天空起重机”中吊出，悬挂在下方。当监测到“好奇”号着地，缆绳会被自动切断，“天空起重机”随后飞到距离“好奇”号150米范围外撞地。
“好奇”号这次新颖的着陆方式能够成功实施，要归功于负责此项目的美国加州理工大学的JPL实验室。他们研究开发的由火箭提供动力的“天空起重机”助降系统在另外3颗环火星探测器的帮助下，使“好奇”号缓缓安全地着陆到预定范围内——盖尔陨坑内靠近西北边沿，距离中心山峰约50多公里处。这次的成功为未来的载人“登火”计划奠定了基础，也开启了深空探测喷气式着陆的新篇章。
从“好奇”号成功造访火星那一刻开始，它就通过电磁波经过太空遥远的距离向地球的控制中心陆续传送在火星上拍摄的照片和各种数据。一望无尽的沙丘、砾石，布满火山灰的巨大峡谷，树木状的山峦沟壑，红如血的陨石坑……不管是陨坑高清彩照还是生动形象的三维图片，都让我们更加直观地认识到了火星。
这一切都归功于它携带的高性能相机和成像仪。桅杆相机是“好奇”号的主要成像工具，它像“好奇”号的眼睛一样张望环视着火星表面，负责拍摄火星地貌的高解析度彩色照片和视频，供科学家进行分析。
桅杆相机由两个照相系统构成，安装在“好奇”号车身上方的一个桅杆上。因此“好奇”号在火星表面行进时，桅杆相机能够获得很好的视野，通过它拍摄的照片能帮助任务组驱动和操控“好奇”号。而与之相配合的是火星手持透镜成像仪，相当于一个超级放大镜，允许地球上的科学家更细致地观察火星上的岩石和土壤。这台仪器可以拍摄小到只有不及一根人发直径的彩色照片。成像仪安装在“好奇”号能伸出去2.2米的机械臂末端，形象地说，是科学家的一个高科技手持透镜，可以对准他们希望研究的目标。
技术超过“前辈”
对“好奇”号同样重要的是能够为其提供稳定能源的核电池。“勇气”号、“机遇”号等是使用太阳能电池的火星车，因而不仅受制于火星季节昼夜天气变化，而且电池阵列提供的能量也比较有限。相对于它的兄弟们而言，“好奇”号使用了一台多任务放射性同位素热电发生器来提供能量，它的本质就是一组核电池。这一系统设计使用寿命为14年，发电量是“勇气”和“机遇”号的4倍以上。如此看来，该系统足以为“好奇”号在火星上同时运转的诸多仪器提供充足能量。对于有不少装备的“好奇”号而言，它的此次探险旅程应该会更加久远。
与在1997年由“火星探路者”携带升空并着陆的“旅居者”号火星车相比，“好奇”号要先进得多。“旅居者”号在火星上总行程只有约100米，所到最远处距离登陆点也不超过12米。而“好奇”号的设计行程至少5到20公里，包括将在火星表面攀登高山。
作为科学家探测火星的先锋，“好奇”号还装备有很多先进科学探测及研究工具。在“好奇”号之前，所有火星车着陆器都没有安装可提取岩石内部样本的工具，“好奇”号改变了这一状况——它可以利用机械臂末端的钻头钻入岩石内部取样。而“好奇”号携带的化学与矿物分析仪，还会在火星上首次使用X射线衍射技术分析样本；车上最大的火星样品分析设备更有三个精密的化学仪器分析岩土和大气样本。这无疑令“好奇”号本领远超“勇气”号和“机遇”号。为了确定要不要钻探某个看起来有趣的岩石目标，激光器会向7米外的岩石发射一系列红外脉冲，百万瓦级的能量使岩石上的小块区域汽化，产生等离子闪光。“好奇”号携带的望远镜会观测闪光并将信号发送给光谱仪，光谱仪会分析闪光的波长并据此确定岩石成分。如有需要继续探究，就用机械臂末端的显微镜和X射线光谱仪细看；最后才指示“好奇”号对其进行钻探，并可将岩石粉末经筛选后放进化学与矿物分析仪或火星样品分析设备。来自俄罗斯联邦航天局的动态中子返照率设备则会用于寻找地下的水分子。
携带了10多种“科学武器”的“好奇”号相当于一个标准的野外地质学家，它的能力足以令此前的任何火星探测器相形见绌。以核燃料钚提供动力的“好奇”号在火星表面的连续行驶能力和机动能力都更强大。在接下来的一个火星年或更长时间里，“好奇”号将继续它的火星之旅。
那么，祝你旅途愉快，火星旅行者！
（本文作者系国际火星协会、美国航天荣誉学会成员，曾参与美国犹他州“火星沙漠研究站”的“火星生活及科学研究”计划，现为清华大学航天航空学院博士研究生）
