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2021年5月15日，天问一号火星探测器成功着陆火星，7天后，祝融号火星车驶上火星，开启了火星表面巡视探测之旅。我国火星探测任务实现了人类航天器首次在一次任务中完成火星环绕、着陆与巡视探测。中国航天，厉害！
天问一号任务是我国首次进行火星探测，然而人类探测火星已经有将近60年的历史了。那么，为什么要探测火星？人类第一次探测火星是什么时候？天问一号在火星上有哪些探测活动呢？别急，这就一一告诉你。
火星为什么值得探测？
火星是一颗漂亮的橙色星球，它距离地球最远时约4亿千米，最近时约5600万千米，是太阳系中距离太阳第四近的行星，是距离太阳第三近的地球的“好邻居”。这位“好邻居”之所以吸引着人类的目光，主要是因为它有一个其他星球都没有的特质——最像地球。
火星是地球的“好邻居”
有多像呢？火星的自转速度几乎与地球相同，火星上的一天有24小时37分钟。火星的公转周期是687天，火星自转轴的倾斜角度与地球相近，所以火星也像地球一样拥有四季，只不过每个季节持续的时间是地球的两倍左右。火星的地貌也和地球差不多，有高原、平原和环形山等等。
火星上还有大气、水、各种矿藏和氧化物。其中最特别的是，火星的大气层中有臭氧层。臭氧层可以吸收太阳光中的紫外线，利于生物在火星表面的生长发育。所以，火星有可能支持生命的存在，并且有可能被改造为适宜人类居住的星球。因此，探测火星对拓展人类的生存空间、探索生命起源、研究太阳系内行星和其他星系的诞生具有重大意义。
人类是从什么时候开始探测火星的？
1962年11月1日，苏联的火星1号探测器成功发射。尽管飞行5个月后失联，没有传回任何火星的数据，但火星1号在飞行过程中探测到了微流星体撞击事件、太阳风、行星际磁场及宇宙线等珍贵数据，对后来的行星际飞行有重要的参考价值。
火星1号探测器
第一个为火星拍照的探测器是美国的水手4号。1964年11月28日发射升空，经过8个月的飞行，水手4号在距离火星表面最近9846千米的高度飞掠火星，成为第一个成功飞掠火星的探测器。当人们看到水手4号拍摄的火星照片时非常震惊，科幻小说中描述的存在生命的火星竟然布满陨石坑，毫无生气。
水手4号拍摄的火星表面照片
1971年5月28日，苏联的火星3号探测器发射，6个多月后，它成功着陆，成为第一个登陆火星的探测器。然而，火星3号只传输了14.5秒的数据就突然与地球失去了联系。
比火星3号晚两天发射的美国水手9号是第一个环绕地球之外其他行星飞行的探测器。它在火星上空飞行了349天，拍摄了7000张照片，覆盖了火星表面80%的区域。在这些照片中，水手9号拍摄的奥林匹斯山是目前太阳系已知的最高最大的火山，直径600千米，峰高27千米，比海拔8844米的珠穆朗玛峰还高3倍！
水手9号及它拍摄的奥林匹斯山
1975年9月9日升空的海盗2号探测器与之前升空的海盗1号都来自美国的海盗计划，是火星探测史上最昂贵的计划之一。幸运的是，这笔投资是值得的。海盗1号和2号让人们看到了细节更加丰富的火星，比如巨大的河谷，被液体侵蚀的火山边缘，火星的日出日落等等。
海盗1号探测器拍摄到的早晨的云
海盗计划最有名的是一张山丘的照片，是海盗1号在寻找着陆点的过程中拍摄的。有人说，这张照片中的一个山丘像人脸，于是，关于火星文明的各种猜测再次引起热议。
海盗1号探测器拍摄到类似人脸的山丘
20世纪90年代，火星车终于驶上火星了！1997年7月4日，美国火星探路者号成功着陆火星，它携带的旅居者号小型火星车是第一辆在火星表面行驶的火星车。火星探路者号的着陆过程非常有意思，是“蹦蹦跳跳”着降落的。
旅居者号火星车
开始着陆时，火星探路者号利用火箭减速悬停，确定要着陆的区域。然后，着陆器下降的同时将包裹着旅居者号火星车的气囊弹出并使用绳索吊住气囊。到达一定高度后，绳索被割断，这个像足球一样的安全气囊从距离火星表面几米高的地方自由降落，在地面“蹦蹦跳跳”几次后静止下来。由于气囊内部有平衡设备，静止后，旅居者号火星车能够和地面保持正确的姿态。最后，气囊打开，火星车缓缓驶出。
火星探路者号的安全气囊
21世纪以来，更多国家加入到了火星探测的队伍中，人类对火星的了解也越来越多。2003年6月2日发射的火星快车号是欧空局的首个火星探测器。“辟谣大使”火星快车号对海盗1号拍摄的那个酷似人脸的山丘进行了更加细致的拍摄，并合成了立体影像。人们可以一眼看出，这只是火星上一座非常普通的山峰。
火星快车号拍摄到的山峰照片
2011年11月26日，好奇号火星探测器发射升空，它的火星车可以从地球远程遥控。然而，由于火星距离地球非常远，地球发出的信号，火星上的好奇号要延迟一段时间才能收到。但是，能够从地球上遥控仍然为好奇号火星车增加了更多可能。
好奇号行驶火星表面示意图
好奇号火星车是一辆又重又大的火星车，它长2.9米、宽2.7米、高2.2米，重899千克，是旅居者号的80多倍。这么重的火星车，它该怎么降落呢？实际上，好奇号的降落方式被称为“空中吊车”，这是怎么回事呢？
原来，好奇号探测器在着陆的时候会分离成两部分：空中吊车和好奇号火星车。下降时，好奇号火星车被空中吊车通过三根尼龙绳和一根传输电缆释放并悬挂着。随着飞行高度不断降低，好奇号火星车展开轮子并启动动力系统。最终，火星车被稳稳吊放在火星表面，同时，尼龙绳和电缆会被瞬间切断。完成了任务的空中吊车将会向着远离火星车的方向飞去，直至能源耗尽坠毁。
空中吊车
据报道，好奇号在火星土壤中发现了丰富的水分，重量占比可以达到1.5%~3%。这对全人类来说是一个好消息，为火星火星移民提供了更大可能。
今年2月19日着陆火星的美国毅力号火星车采取的也是空中吊车的降落方式。不同的是，好奇号专注于分析火星土壤和岩石，而毅力号专注于寻找生命的痕迹，它携带了更精密的设备，能够更精确地测定土壤和岩石的元素构成，探测地下十米内水冰和盐水含量，并监测有机物的含量。
毅力号在火星表面行驶示意图
4月19日，毅力号携带的火星直升机机智号释放成功，在火星大气中完成首次飞行，这标志着人类深空探测进入了崭新的“飞行”时代。这个仅重1千克的直升机每次最多能工作3分钟。尽管工作时间短，但它单次可以探测1千米左右的范围，是首个火星车旅居者号7天爬行距离的十倍远呢！
机智号火星直升机模拟图
除了机智号，毅力号还携带了一套火星制氧实验装置，可以将火星空气中的二氧化碳转化为氧气，为未来在火星上制备氧气以及火箭燃料进行准备。
天问一号将在火星进行哪些探测？
我们先来回顾一下天问一号的探火历程吧！去年7月23日发射后，天问一号花了7个月的时间才从地球飞到火星。飞行期间，天问一号发布了它的自拍照。天问一号独自在太空飞行，是谁帮它拍的照？
天问一号的自拍照
原来，天问一号进行自拍时会抛出一个微小卫星。随着逐渐远离，微小卫星以1秒1张的速度连拍。完成拍摄后，微小卫星用Wi-Fi将图像数据传回天问一号，天问一号进行处理并传回地球，我们就能看到天问一号的照片啦！天问一号的自拍不只是为了“留影”，还能帮助地面人员监测天问一号的状态，绝对是一举两得！
挥别微小卫星，天问一号继续它的太空飞行之旅，终于在今年除夕夜到达火星，开环绕火星飞行，为我们献上了一份特殊的新年贺礼。又过了3个多月，天问一号在飞行中逐渐靠近火星，终于在5月15日成功着陆在火星北半球的乌托邦平原上。自此，我国成为世界上第三个实现火星着陆的国家！
天问一号着陆火星示意图
天问一号火星探测器总质量约有5吨，怎样才能安全着陆呢？天问一号采用的是火箭反推悬停的降落方式。由于天问一号的飞行速度很高，着陆前，它要减速再减速。首先，在进入火星大气层后利用火星大气减速；然后，打开降落伞进一步减速；最后，使用携带的反推火箭进行最后的减速，最终安全着陆。这种降落方式我们在探月工程中已经使用过许多次，因此更熟练、更安全。
经过一周左右的稳定和调试，5月22日，天问一号巡视器——祝融号火星车与着陆器分离，成功踏上火星，我国火星探测任务实现了人类航天器首次在一次任务中完成火星环绕、着陆与巡视探测。那么，天问一号和祝融号在火星上要执行哪些任务呢？
祝融号火星车驶离着陆器示意图
由于天问一号是我国的第一个火星探测器，对火星进行环绕、着陆和巡视都是第一次，因此，“绕、着、巡”本身就是它的主要任务之一。其中，任务中的“绕”主要由环绕器承担，它与着陆巡视器分离后继续环绕着火星飞行，将为我们探测火星土壤、表面和地下水冰，火星的地形地貌，调查和分析火星表面物质成分等。此外，天问一号环绕器还要为祝融号火星车提供通信支持。“着”和“巡”由天问一号着陆器和祝融号火星车承担。着陆后，它们将对着陆区的地形地貌、岩石成分以及环境气候进行探测。
让我们继续关注天问一号火星探测任务，跟随天问一号火星探测器和祝融号火星车一起出发去火星，探索更多未知的火星秘密吧！
编辑/杨斯爽
审核/杨洁
监制/唐向华