2020年，是航空航天領域的豐收年。
北京時間11月16日8點27分左右，SpaceX首次正式載人商業飛行（Crew-1）在甘迺迪航天中心發射升空。
這次發射搭載了四名太空人，並實現了「全程逃逸」，也就是在飛船飛行的任何階段都可以逃生。
SpaceX Crew-1的四名船員，從左到右分別是任務專員香農·沃克（Shannon Walker）、飛行員維克多·格羅弗（Victor Glover）、太空飛行器指揮官麥可·霍普金斯（Michael S. Hopkins）和任務專員野口幸一（Soichi Noguchi）。此次飛行是馬斯克龍飛船首次實現人工操作飛行。這是特斯拉公司CEO伊隆·馬斯克（Elon Musk）創建的SpaceX公司自2020年5月30日首次載人航天任務後的又一項壯舉。
發射火箭超乎想像，而商業公司在航空航天上領先國家機構更是讓人驚嘆。
對於馬斯克來說，不論是載人航天、火箭回收還是全程逃逸，都只是開始，他的終極目標其實是「火星殖民」。
2020年，可以說是火星最「火」的一年，馬斯克並不孤單。
2020年7月23日，中國的火星探測器「天問一號」隨著長徵五號遙四運載火箭從海南文昌航天發射場發生升空，並成功送入預定軌道。
「天問一號」得名於屈原的《天問》，讓人不禁想起屈子「日月安屬？列星安陳？」的追問。這次探測的目的是幾乎一次性做完目前全部可做的火星探測項目，包括環繞、著陸、巡視三個主要步驟。
「天問一號」發射場景圖片來源：Wikipedia
中國探測火星的雄心，不言而喻。
但中國不是今年唯一一個對火星感興趣的國家。
就在中國發射「天問一號」不久，美國NASA（美國國家航空航天局）發射了「毅力號」（Perseverance），攜帶七種科學儀器及23個攝像頭前往火星耶澤洛撞擊坑附近探測。
NASA官網中對「毅力號」數據的實時報導圖片來源：NASA
中國和美國，兩個科技大國的探測器都將在2021年初抵達火星，開始探測。不出意外的話，兩國的計劃都將為人類對宇宙的探索添磚加瓦。
除了兩個大國，還有一個意想不到的國家也在今年悄然開始對火星的探索，它就是阿拉伯聯合大公國。
早在2020年7月19日，阿聯就發射了「希望號」（Hope probe）火星探測器。
阿聯的探測器搭載了日本的H-IIA火箭，從日本鹿兒島縣種子島宇宙中心成功發射。這次不起眼的搭載發射，對於阿聯是一件大事：它是阿聯歷史上第一次太空探索，也是整個阿拉伯世界的第一次，意義非同小可。
為什麼這幾個國家都爭先恐後地在同一月份發射火星探測器？
2020年對火星研究有什麼意義？
它們會成功嗎？
還有，為什麼是火星？
01
火星探測的「窗口期」
人類對地球以外其他星體的探索，目前主要是月球和火星。不過，探測火星的難度遠遠大於月球。
相比火星，月球距離地球足夠近，只有40萬公裡左右，只是地球周長的10倍；而且月球圍繞地球轉動，平均27天多一點繞地球一圈。
而火星距離地球最遠的時候有4億公裡，最近的時候也有5500多萬公裡，平均下來是月地距離的150倍。
更不用說火星和地球都繞太陽轉，兩者之間有複雜的位置關係和複雜的速度變化。火星和地球放在太空中，就像兩顆飛奔的子彈，想從一顆子彈上發射一個探測器到另一顆子彈上，談何容易。
因此，找準時間對於火星探測至關重要。
地球大約每365天圍繞太陽公轉一周，火星大約每687天圍繞太陽公轉一周。由於火星和地球的相對距離有近有遠，平均每26個月，火星會接近地球一次，這段時間就被稱為「窗口期」。
探測火星需要在「窗口期」內。
火星發射窗口期示意圖。圖片來源：researchgate.net
2020年被稱為火星年，正是因為有兩年一遇的「窗口期」。
今年7月中旬到8月中旬，是2020年的「窗口季」。因此，在7月中下旬，三個國家相繼發射了自己的探測器。
值得一提的是，2020年10月14日出現了「火星衝日」的天文現象。這一現象是指火星、地球和太陽所處的軌道位置形成了一條直線，火星和地球的距離也將最近，因此適合高效完成火星探測任務。
「火星衝日」的側視圖，雖然太陽、地球和火星在平面上是一條線，實際上有高低錯落。圖片來源：NASA
因為需要考慮到地球與火星的距離以及地球和火星繞太陽公轉的速度，最佳的發射時間是「火星衝日」之前兩個月左右，這也解釋了為什麼必須在7月中旬到8月中旬之間發射探測器。
2020年是火星探測的重要年份，下一次就要等到2022年，這是各國關注火星的直接原因。
不過，人類對火星的興趣並不是突然升溫，而是由來已久。
02
對火星的「熱情」
在太陽系中，火星是距離太陽第四近的一顆類地行星，表面積大小只有地球的1/4左右，約為木星表面積的1/600，是太陽行星中的小個子。
在歐美語境中，火星因在夜空中呈現暗紅色而被稱為「紅色星球」。歐洲人以羅馬神話中的戰神瑪爾斯（Mars，在希臘神話中稱為阿瑞斯）命名它；
古代人們在觀看天象的時候，由於火星離地球較近，是比較重要的參照。在中國古代文化傳統中，火星屬於「七曜」之一的「熒惑」；
在其他文化中，火星始終佔有重要位置。
不過，在人類大多數時間中，這些興趣只是依據火星的位置來發展玄學（歐洲稱神秘學），建構一套神秘深奧的天象來解釋人世間的旦夕禍福。
真正把火星當做研究對象、關注它作為一顆行星的存在意義的人，是克卜勒、第谷和伽利略這些近代科學家。伽利略是第一批觀測到火星的人；而惠更斯則是第一個算出火星自轉周期的人。
不過，人類對火星真正的「狂熱」要到了19世紀。
1877年，義大利天文學家喬凡尼·斯基亞帕雷利（Giovanni Virginio Schiaparelli）開始近乎「瘋狂」地觀測火星，並開始為火星上發現的區域命名。
斯基亞帕雷利畫像，1900年，貝爾特拉（Achille Beltrame）繪製。圖片來源：Wikipedia
他把整個後半生的時間都花在了火星身上，並認為火星上存在生命。他製作了一系列火星地圖，將那些觀測到的陰影命名為「海」或「運河」，引起後人的無限遐想。
斯基亞帕雷利在1888年繪製的火星地圖，其中標註了火星上他認為存在的海洋和河流。圖片來源：Wikipedia
斯基亞帕雷利之後，各種關於火星人、火星生物、火星歷史的傳說開始出現。
很多人開始痴迷於想像如何和火星人打交道，身邊的人是否來自於火星，或者如何移民火星......
這種想像一直延續至今，馬斯克的種種設想便是源於這種探索熱情。
1963年風靡一時的電影《我的火星叔叔馬丁》（My Favorite Martian）劇照。圖片來源：Wikipedia
1965年，處於冷戰初期的美國發射了一顆水手4號探測器（Mariner 4），第一次掠過火星並發射探測數據。
之後的1971年，美國再次發射探測器，這一次是環繞火星。蘇聯也不甘落後，也在同一年發射了自己的探測器，直接完成火星著陸。
美蘇科技上的競爭由此進入一個高潮，同時也讓當時的人們對火星更加著迷。
1975年，美國再次扳回一局，不僅著陸火星，還給它拍了一系列照片。不過，這些照片打破了很多人對火星的想像，也打破了斯基亞帕雷利的「運河說」——火星並沒有明顯的河流。
美國1975年海盜號（Viking 1）拍攝的第一張火星彩色照片。圖片來源：Wikipedia
繼美蘇之後，第三個環繞火星的是印度。2013年，印度的曼加裡安號（Mangalyaan，梵語中「火星飛船」的意思）發射，次年完成探測任務。
中國則是第四個加入火星探測隊伍的國家。
2011年，中國「螢火一號」首次探索火星，當時搭乘俄羅斯火箭，結果由於無法變軌，在大氣層焚毀，宣告失敗。
如果2020年發射的三個火星探測器都能成功，探測火星成功的國家將增加為五個（不算歐洲空間局）。
前文提到，想要從地球上發射探測器到火星，難度極大。即使考慮到抓住「窗口期」，這仍是一件難事。
從1965年至今，美國、蘇聯、歐洲、印度、日本都發射過數次探測器，十有八九都遭遇了失敗。這些國家無疑都傾注了巨大的人力、物力、財力，聚集了世界上最頂尖的科學家，卻常常前功盡棄。
主要原因是由於探測火星的步驟太多，是多個難點的疊加。地球、火星和探測器三者都是在運動中的，三者的位置時時刻刻在變化，這就需要極強的數學運算，保證軌道不會偏離，這還只是發射過程中的難點。從發射到環繞，再到著陸並在火星上巡視，每一步都有重重難點。
這麼難的一件事，卻爭先恐後地去做，必須具有極大的好處。
可是，火星能給人類帶來什麼好處呢？它真的那麼值得探索嗎？
03
火星探測的「好處」
火星現在雖被證明沒有外星生物，也沒有水和大氣層，卻仍有很多價值，甚至可以作為地球的「備胎」和「跳板」。
首先，火星的直徑大約是地球的一半左右，公轉周期為1.88地球年（大約687地球日）。一個火星日大約為25小時，和地球日相似。與此同時，火星目前擁有和地球相近的自轉軸傾角，為25.19°。
從理論上來說，火星也應該擁有「四季」，但由於大氣層稀薄，一切都變成了一片「紅沙」。
其次，火星在太陽系的中間靠前位置，向陽面有充足的光照，這使得向陽面溫度適宜，不會出現極端溫度。
根據美國的「海盜號」紅外探測器探測出的數據，火星白天的地表溫度一般在28℃左右，和地球春秋季溫度相仿。
可以說，火星是目前太陽系類地行星中最像地球的。
但是，因為火星受到過劇烈撞擊，火星的內部熱能溢出，這讓火星的轉動速度變慢，磁場變得虛弱，無法保存星球的大氣層，使火星大氣層稀薄，不能像毛毯一樣，把白天的溫度留在星球表面。所以，火星表面溫度會在夜晚驟降至-132℃，在冬季的時候甚至會達到恐怖的-142℃。
目前，火星的確是最適合人類移民的星球，一旦地球變得無法居住，火星勢必是首當其衝的「備胎」。但前提是必須了解它和改造它。
如果人類可以改善火星的居住條件，就可以進一步探究移居火星的方法和改造其他類地行星的方式了。
近期對火星的研究表明，火星很可能曾經有過水。2015年，美國分析了2011年發射的「好奇號」（Curiosity）探測數據。科學家發現，火星的土壤中含有豐富的水分，這使得火星話題再一次「火」起來。
同一年，美國上映了電影《火星救援》（The Martian），片中主人公在火星生活了一段時間，甚至還在火星種植了土豆。
電影《火星救援》中男主人公在溫室中培育土豆圖片來源：douban
2001年，馬斯克開始構想「火星綠洲計劃」（Mars Oasis），試圖在火星上建造一個不大的溫室，模擬地球。
在訪談中，馬斯克也經常談到他的「火星計劃」，他聲稱要在2040年之前在火星建造一個擁有8萬人口的殖民地，一時引以為笑談。
但馬斯克沒有隻停留在口頭上。
2020年5月30日，馬斯克的「龍飛船2號」載人飛船成功發射，轟動全球。這是航空航天歷史上首次由商業機構執行的載人航天任務，而11月16日的載人飛船則是首次有人操作的商業飛行。
馬斯克龍飛船的獨特性不僅在於其商業性，更在於對以往技術的超越，這使人們開始相信馬斯克計劃的可能性。
在馬斯克的CRS-8任務中，獵鷹9號運載火箭第一級首次成功降落在海上無人駕駛著陸船上，回收火箭的實現，使得發射火箭的成本大大降低，使得馬斯克設想的未來在星球之間建設「客運」具有了可能性。圖片來源：Wikipedia
人類對火星的執迷，從科技探索上來說是值得的。
我們生存的地球並不像想像的那麼安全，地球不僅在未來可能面臨氣候變化、資源枯竭、環境汙染、臭氧層破壞、大地震、超級火山噴發等災難，還可能因小行星撞擊、磁極翻轉和太陽風暴等外在影響而直接遭受滅頂之災。
在這種情況下，火星作為另一個可能的生存空間就顯得尤為必要。
而對火星的探索，也將影響人類對宇宙的進一步了解，將火星作為一個「跳板」，人類才可能走向宇宙的更深處。
另一個方面，大國對火星的研究也是對自身國力的彰顯。這也是為什麼印度要趕在中國之前飛越火星，以及中國要儘量一次性完成所有可能探測任務的原因。
大國的急切心情在於顯示自己的力量，並贏得更大的國際空間和更高的國際地位。對火星的探索，也是一項政治任務。
除此之外，探測火星還可能帶來意外之喜。
不管是政治上的比拼，科學上的探索，還是經濟的利益，對宇宙的探索看似與生活無關，卻在各方面深刻影響著我們的生活。美蘇冷戰期間，由於軍事和科技上的比拼，意外為人類帶來了一次技術革命。
由於航空航天所需要高精尖的技術，當這些技術被實現後，一部分會轉為民用技術，使得全人類獲益。
我們現在常常使用的物件，小到微波爐、真空包裝、紙尿褲、原子筆，大到通訊設備、計算機、定位系統，都與冷戰時的太空探索息息相關。
因此，在這個意義上，火星探索也是另一種造福人類的方式。
對茫茫宇宙，從屈原式的追問，到今天的行動，都在定義著人類的好奇心、勇氣與智慧。
2020年，是探索宇宙的關鍵一年，卻也只是漫漫徵途中的一個片段。