美国航天局|60张图带你领略乘风破浪的火星探测史( 二 )
和“想要近距离看清火星”的望远镜时代相似 ， 想要“近距离探测火星” ， 依然要等待每26个月一次的“窗口期” ， 只不过 ， 这次的窗口期从“火星冲”这样“距离上的最近”（观测窗口） ， 变为了让探测器最节省燃料的“能量上的最近”（发射窗口） 。
△每当火星相对于太阳的位置领先于地球44度角左右的时候 ， 从地球发射的探测器经过一个椭圆轨道（也就是“地火转移轨道”）后刚好会在几个月后与火星自然相遇 ， 这样的时机每26个月出现一次 。 注意 ， 这样的发射时机并不对应于火星距离地球最近的时刻 。 改编自：NASA
在1964年的火星发射窗口里 ， NASA一口气先后发射了孪生机水手3号和4号 。 11月5日发射的水手3号 ， 在发射阶段就遇到了一箩筐问题：探测器没能完全从头锥中弹出、太阳能板没能展开、电池耗尽…最终发射失败 。
△孪生机水手3号和4号的外形 。 来源：NASA
但正是这些问题的发现为弟弟水手4号走向人生巅峰铺平了道路 。 仅仅在23天后的11月28日 ， 修复了所有已知问题的水手4号顺利发射 ， 又在8个月后成为了人类第一个飞掠火星并传回火星照片的探测器 。
水手4号共拍摄并传回了22张火星南半球的照片 ， 让人类第一次近距离看到了火星表面的样子 ， 还对火星大气、磁场和空间环境做了初步探测 。 水手4号的探测结果基本打破了人类对“火星人”的幻想：相比于地球 ， 火星大气稀薄 ， 表面像月球那样撞击坑遍布 。 这里荒凉而沉寂 ， 没有发现任何支持火星人这样的复杂智慧生命存在的证据 。
△1965年7月15日 ， 水手4号飞掠火星时拍摄的火星表面照片 。 来源：NASA [5]
生死时速
飞掠火星看到的一点惊鸿掠影当然不能让人类满足 ， 环绕火星展开长期探测才能将全球每个角落收入眼底 。 1971年发射窗口 ， 美国和苏联迎来了激烈的“火星争夺赛” 。
在短短21天里 ， 美苏相继发射了5颗火星环绕器 。 最终 ， NASA水手9号后发先至 ， 率先于1971年11月14日进入环火星轨道 ， 成为人类第一个火星环绕器 。 自此 ， 人类终于可以驻留在火星附近长期观测了 。
△“生死时速”——1971火星争夺赛 。 制图：haibaraemily
水手9号、火星2号和火星3号抵达火星时 ， 好巧不巧正赶上火星全球性的沙尘暴 。 但水手9号迅速调整了状态 ， 坚持到了沙尘暴平息 ， 最终获得了远优于火星2号和3号探测成果 。 仅就拍照这一项 ， 水手9号就拍摄了并传回了7329张火星表面照片（相比之下火星2号和3号共传回了60张照片） ， 覆盖了火星表面85%的区域 ， 一举超过了之前所有火星探测器的拍摄总和 。
△使用水手9号数据绘制的火星地图 。 图片显示火星运河并不存在 。 来源：USGS [8]
巨大的火山、深长的峡谷、复杂的渠道、熔岩的遗迹、甚至火卫一和火卫二的表面——在水手9号的帮助之下 ， 火星和两颗火卫的大部分面目 ， 终于一一暴露在了地球人的视野之下 。 火星最壮观的水手峡谷 ， 就是以水手9号命名的 。
△水手9号拍摄的火星表面和火卫一 。 来源：NASA [9]
踏上火星
环绕探测固然能为我们提供火星近乎全球的整体信息 ， 但实地考察的重要性也不可替代 。 没有什么比真正踏上火星表面 ， 近距离探测火星更让人类心驰神往 。
1975年火星发射窗口里 ， NASA先后发射了孪生机海盗1号和海盗2号（Viking） 。 每艘海盗号都由环绕器和着陆器组成 ， 环绕器进入环火星轨道飞行了一段时间后才择机释放着陆器 。 海盗号着陆器采用了最最传统的降落伞+反冲火箭的着陆方式 ， 和后来的凤凰号、洞察号如出一辙 。
△海盗号1号/2号轨道器和着陆器 。 来源：NASA
1976年7月20日和9月3日 ， 短短一个半月间隔里 ， 海盗1号和2号的着陆器相继踏上火星遥遥相对的两片土地：平原和乌托比亚平原 。
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