新浪科技综合@To 火星新浪科技综合2020-07-21 17:54:490阅

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图1/6图片设计：岳岳子；素材来源：MBRSC/CNSA/NASA【新浪科技综合@To 火星新浪科技综合2020-07-21 17:54:490阅】来源：原理
Dear 火星，
你好！
或许不久的将来就要正式见面了，真有点紧张。再一想到这可能是我和地球相处的最后一段时光，这次探险对我来说更像是一次只买了单程票的“搬家” ，又不免有些伤感。
或许稍感安慰的是，我并不是第一个前往火星的。事实上，火星探测甚至不能算一件新鲜事。自从20世纪60年代起，先后四十多个火星探测器陆续出发，前往这颗迷人的红色星球。 2012年， NASA的好奇号抵达火星，于2018年登陆的洞察号正在火星表面工作。它们可能就是我未来的“永久邻居” 。但不可否认的是，其中还有许多任务并没能走太远，或者未能成功着陆。毕竟，这类任务实在太复杂了。
对一次火星探测计划来说，发射时间都很有讲究。今年夏天，人们又迎来了一个难得的“窗口” ，探测计划的竞赛比拼得异常火热，一些探测器扎堆发射。说到底，这还是因为火星跑得太慢了。
地球和火星都在围绕太阳公转，地球在“三环”（距离太阳第三远的轨道），火星在“四环” 。但火星公转的周期大约是687个地球日，也就差不多是两个地球年。在这场环形赛跑中，地球和火星大约每两年多才能“相遇” ，这时，是两颗星球距离最近的时候——当然也没有特别近，大约5500万千米。这个时刻的前后就是发射火星探测器需要把握的最佳时机。
火星和地球几乎在同一公转平面上，因此，通过科学家精密的计算，航天器可以借助霍曼转移轨道来变换轨道，节省飞行所需的燃料。

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图2/6洞察号（紫色）利用霍曼转移轨道，从地球（蓝色）飞向火星（绿色）的示意图，这是霍曼转移轨道的一个示例。 | 图片来源：NASA尽管如此，在这样“天时地利”的情况下，对今年这些探测器而言，飞行仍然需要近7个月，也就是说，我们至少要到明年2月才能进入火星轨道。说实话，很难想象这段漫长的旅程会是怎样的。
对2020年这样一个充满不确定性的年份来说，把握这个窗口成了更艰巨的挑战。 2020年7月20日，阿联酋的希望号探测器已经升空，接下来就要轮到中国的天问一号，以及美国毅力号上场。原本同样要排队进入发射序列的ESA罗莎琳德·富兰克林号火星车早在今年春天宣布退出了“战局” 。
我也好奇过，这些接连发射的探测器有哪些不一样的地方。其实这三个探测器的任务不尽相同。

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图3/6阿联酋希望号。 | 图片来源：MBRSC希望号是阿拉伯国家的首次星际探险。它并不会降落火星，而是沿着一个椭圆形的巨大轨道，绕火星飞行。希望号携带了两台光谱仪，以及一个高分辨率的成像仪，能够全面监测到火星的各个部分，绘制出一张火星全球天气图，提供火星大气动力学的全球图像。

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图4/6中国天问一号。 | 图片来源：CNSA同样是首次踏上火星征程的天问一号却尝试了一条完全不同的路，那也是一条超高难度的超车道。和其他探测器相比，天问一号计划一次性完成“绕、落、巡”三个阶段，探测器包含了一个轨道飞行器、一个着陆器和一辆火星车，带有13部用途各异的科学仪器，目标对火星进行全方位的研究。

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图5/6毅力号。 | 图片来源：NASA除了这两个在星际航行舞台上新登场的国家，来自“老将”美国的毅力号同样雄心勃勃。

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图6/6过去多个火星着陆器的着陆点，以及毅力号（Perseverance）的计划着陆点。阴影区域代表天问一号可能着陆的大致区域（非精确）。 | 图片素材来源：NASA；信息参考：Nature毅力号计划降落在杰泽罗撞击坑（Jezero Crater），这里被认为是一个古老的河流三角洲的遗址，可能存在沉积岩，这些沉积岩或许能留下来自过去的信息，比如微生物生命的痕迹、液态水以及碳。毅力号预计将在火星表面用一个火星年的时间，收集大约40个岩石和土壤样本，并通过后续的任务将部分样本带回地球。
然而，所有这些探测器也都有着一个共同的目标，这也是人类一直追寻火星的原因。
虽然今天的火星基本上是一个巨大而冰冷的荒漠，但在大约40亿年前，火星表面的条件非常接近地球上首次出现生命时的条件。几年前，科学家确认火星表面曾覆盖着液态水。但出于某些原因，火星似乎最终失去了大量水，成了今天这样一颗荒芜的红色星球。

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