人類探索火星60年,蘇聯就沒成功過,最成功的竟然是印度?

2020-07-24 我是科學人

2020年的這個7月,火星毫無疑問又成為了全世界最吸引眼球的一顆網紅天體,在新一輪為期26個月的火星探測窗口到來之際,阿聯的「希望號」已經於7月20日率先發射升空,而中國的「天問一號」、美國的「毅力號」等探測器也要相繼發射。

事實上,人類對於火星的拜訪之路並不順利,過去的60年裡,先後進行的40多次火星探測項目中,成功和部分成功的任務僅有23次,真正著陸到火星表面的只有8次,火星甚至一度被航天界稱為「太空飛行器的墓地」。

蘇聯/俄羅斯:「到底怎樣才能到火星?在線等,挺急的!」

蘇聯/俄羅斯對於火星探測的執著近乎狂熱,但也命運悲催,無愧於「戰鬥民族」的稱號,可謂是屢戰屢敗,屢敗屢戰。

1960年10月,蘇聯在四天之內接連發射二枚火星探測器——「火星1A」號和「火星1B」號,然而這兩枚火星探測的先行者卻連地球軌道都沒能到達,「火星1A」號發射之後第3級火箭點火失敗,僅飛至地面120千米高就報廢了,「火星1B」號的火箭引擎直接爆炸,空中落下的碎片甚至汙染了整個拜科努爾發射場。

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火星1號探測器 來源:愛航天網

2年後,1962年的11月初,蘇聯發射了「火星1號」,這枚探測器總算成功進入了前往火星的軌道,但是半年後卻與地面永遠失去了通信聯繫。

1969年,蘇聯捲土重來又向火星發射了兩枚探測器,然而這次甚至比之前的情況更為糟糕,第一枚探測器在發射後7分鐘因發動機故障發生爆炸,而另一枚探測器發射後不到1分鐘就墜向了地面。

蘇聯在1971年又雙叒向火星發射了三枚探測器。第一枚探測器於5月10日發射,包括一個軌道器和一個著陸器,嘗試在火星表面著陸,但實際上它僅僅到達了環繞地球軌道,按照計劃,探測器應該在地球軌道上停留1.5小時,然後點火向火星進發,但是由於失誤,結果它的計時器要等上1.5年向火箭發出這個點火指令,這枚探測器後來被稱為「宇宙419號」,成為了火星探測史上一大烏龍。

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火星3號著陸器 來源:愛航天網

而同時期發射的另外兩枚探測器——「火星2號」的著陸器在火星表面墜毀,以出乎意料的「臉先著地」的形式,成為第一個到達火星表面的人造物(然而這又有什麼用呢?)。「火星3號」的著陸器總算以正常的姿勢成功在火星軟著陸,成為第一個抵達火星的探測器,不過也僅僅火星上工作了大約不到20秒,「輕輕地我來了,輕輕地我消失了」,甚至沒能發回一張完整的照片就永遠與地球失去了通信聯繫。

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美國火星勘測軌道飛行器拍攝到疑似火星3號著陸器殘骸 來源:愛航天網

這之後在1973年,蘇聯叕連續向火星發射了四枚探測器,但是都沒有完成它們的探測任務。表現最好的是「火星5號」,在進入環繞火星軌道拍到世界第一張火星彩照後停止工作。

俄羅斯最近一次在火星探測上的努力是在2011年,他們準備發射「福布斯」號火星探測器。我國的「螢火一號」探測器計劃和「福布斯」探測器搭車發射,二者共同飛行到火星附近後再彼此分開,各自執行探測任務。遺憾的是,「福布斯」探測器在地球附近的變軌過程中與地球失聯,我國的「螢火一號」也因此沒有執行預定的探測任務。

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2011年發射的「火衛一-土壤」探測器,可以看到中國的「螢火一號」探測器。來源:網絡

美國:「更快更高更強,歐雷歐雷歐雷!」

相比於蘇聯/俄羅斯火星探測「一把辛酸淚」的苦情戲,美國在火星探測方面則顯得靠譜許多。在上世紀六七十年代與蘇聯的太空競賽中,他們取得了不俗的成績。在第一次發射「水手3號」遭遇失敗後,1965年發射的「水手4號」成功地飛掠了火星,完成了人類使用太空飛行器對火星進行的首次探測,並向地球發回了20多張照片,發回的數據表明火星的大氣密度遠比此前人們認為的稀薄。

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1965年7月15日,水手4號飛掠火星時拍攝的火星表面照片。來源:NASA

這種所謂的「飛掠探測」,是指探測器飛行到距離火星較近的地方進行一段時間的探測後隨即離開。這樣的探測對變軌技術的要求相對較低,是火星探測的「初級階段」。在1969年,美國又向火星發射了「水手6號」和「水手7號」,完成了兩次飛掠探測。

1971年,美國已經不滿足這種初級遊戲,他們把攻關難度從Easy調到了Hard,在經歷了「水手8號」因火箭故障墜入大西洋的失敗之後,「水手9號」取得了空前的成功,這是有史以來第一枚成功進入環繞火星軌道的探測器。「水手9號」於1971年11月14日到達火星,在火星軌道上工作了將近一年之久,發回了7329張照片,覆蓋了火星表面超過80%的部分,同時還對火星的兩顆衛星進行了探測。

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「水手9號」 來源:星空早知道

上世紀90年代,美國掀起了探測火星的熱潮。從1996年至今,每當向火星發射飛行器的窗口出現時,美國幾乎都會向火星發射一對探測器。其中,一艘探測器在火星上著陸,對火星的各個特性進行細緻的就地探測,另一艘探測器圍繞火星飛行,使科學家們獲取對火星全球特徵的認識。

1996年,「火星探路者」號探測器攜帶的「旅居者」號火星車進行了人類歷史上第一次在火星表面和地球系統以外的巡視探測。它的走行距離雖然只有100米左右,但意義卻可比肩人類在月球上留下的第一個腳印。

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「火星探路者」拍攝的照片 來源:百度百科

2003年,「機遇」號和「勇氣」號火星車先後在火星著陸,「勇氣」號在火星上工作了6年多,「機遇」號則工作了15年之久。2012年,一個功能更全面的火星車「好奇號」在火星表面著陸,該火星車裝配有核動力電池,已經在火星上行駛了大約22公裡,並且取得了一系列重大發現。

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「好奇號」火星車 來源:網絡

印度:「阿中哥,咱倆誰是亞洲之光?」

進入21世紀之後,在美俄之外,日本及歐洲都加入了「逐火」盛宴,不過他們也都先後經歷過失敗的「打臉」教訓,但是有一匹火星探測的黑馬斜刺裡殺出,取得了第一次發射火星探測器就成功完成圍繞火星飛行的成績,可能大家誰都沒想到——竟然是印度。

2013年10月5號,印度的「曼加裡安號」火星探測器在斯裡赫裡戈達島航天發射場升空,一年後順利的進入了火星軌道。這也是印度首次研發的火星探測器,沒承想就取得了圓滿的成功(估計把他們自己也嚇了一跳)。這讓世界人民意識到,印度除了神牛、神油和恆河水之外,他的科技力量確實不容小覷。

印度的這枚火星探測器創造了一項人類歷史上實施時間最短的新紀錄。印度啟動火箭探測任務是在2012年8月,印度空間研究組織以驚人的速度完成了火星探測器的設計、組裝和發射。對於研製國產武器屢創時間最長紀錄的印度人來說,從宣布進行火箭任務到執行只用兩年零一個月,效率之高創造了一個從未達到新高度。

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印度發行「曼加裡安」新紙幣慶祝火星任務完成 來源:網絡

另外,印度的「曼加裡安號」在太空中所走的時間最長,創造了又一個奇蹟。印度火星探測計劃所使用的小火箭,由於燃料不足只能利用星際之間的引力進行接連變軌前往火星,要進行多次變軌,中途很容易發生意外。這種方式門檻雖低但風險頗高,要在深空飛行9個月以上時間而不出現問題,「曼加裡安號」幸運地做到了。

不過在火星探測的價值上,包括英國在內的各國科學家都認為印度發射這顆探測器僅僅只是在炫耀技術而已。「曼加裡安號」畢竟沒有深入到火星地表之下,因此也就只能看到一些火星上的表面的環境,而這些,美國宇航局發射的多顆探測器早就已經分門別類的完成了。但是印度人卻認為這是超前的成就,印度的總理莫迪就公開表示「我們創造了歷史,尤其是創造了亞洲地區的歷史」。顯然話裡有話,指向的還是中國。

相比來說,中國火星探測計劃雖然比印度晚了幾年,但是「天問一號」的重量達到了5噸(「曼加裡安號」1.3噸),一次發射能實現「繞、著、巡」三個任務(印度只是圍繞火星),這要比其他國家探測火星計劃的起點和難度高太多,而且中國是完全依靠自己的能力實現(印度依靠的是美國幫助)。所以,「天問一號」步步為營,暫定的小目標先是追平印度首次發射即成功入軌的紀錄,之後的表現就更值得我們拭目以待了。

《我是科學人》紀錄片由長安信託特約贊助。

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