火星,中國非去不可!

給每一個國家畫像，去每一座城市流浪。

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中國人

第一次火星之旅

我們來了！

火星，中國來了

4年前,2016年1月11日,

中國首次火星探測任務

「天問一號」正式立項。

今天，2020年7月23日，

「天問一號」搭載長徵五號運載遙四火箭,

在中國文昌航天發射場發射升空。

這是中國人第一次自主探測火星，

6個多月後成功抵達，我國將成為

繼美國、蘇聯/俄羅斯、歐洲、印度、日本後

第6位「國際火星俱樂部」成員。

順利完成「環繞+著陸+巡視」三大任務後,

我國將是美國後第2個實現火星著陸的國家。

攝影CFP

回想50年前，

中國第一顆人造衛星「東方紅一號」發射，

中國人正式開啟星際徵途。

50年後，

中國航天科技已達到世界領先水平，

嫦娥奔月、神舟飛天、北鬥列陣……

一代代運載火箭載著我們的航天夢升空。

我們的徵途是星辰大海！

中國人早已許下雄心壯志：

下一站，火星！

▲中國深空探測已拉開帷幕,繼人造衛星、載人航天后,探月工程五戰五捷，中國首次火星探測任務「天問一號」完成將標誌我國深空探測能力實現跨越式發展。攝影CFP

火星，中國為什麼一定要去？

從科學探索看，

火星探測，是太空強國的重要標誌，

登陸火星，中國將躋身世界航天第一梯隊。

中國人，非去不可。

從人類未來看，

地球遲早瀕臨人類生存極限，

火星是太陽系中人類最可能移民的行星。

這是關乎人類生死存亡的終極問題，

地球人，非去不可。

火星，人類的終極狂想。

這不僅僅只是一個科學命題，

生存、競爭、探索、徵服、幻想……

欲望的引力來自外太空，更來自人類內心。

▲「天問一號」命名取自中國詩人屈原的名篇《天問》，問天地、問浩氣、問乾坤。製圖時差島

為什麼要登珠峰？因為它在那裡。

為什麼要去火星？因為它在那裡。

鐫刻於人類基因中的好奇心，

驅動著我們一次次奔赴星辰大海，

而今又踏上茫茫宇宙的未知徵途。

中國人有能力飛得更遠，

我們也應該飛得更遠。

我們要探測整個太陽系，

我們要向太陽系的星辰大海挺進，

這就是我們的目的。

——中國探月工程首席科學家 歐陽自遠

我們期待著，200天後

當中國火星車第一次觸摸火星表面，

打開它深藍翅膀那一瞬間，

14億中國人的熱淚盈眶！

▲天問一號，萬眾期待！圖為甘肅金昌「火星1號基地」。攝影CFP

前往未知，發現未知

火星，我們來了！

本期時差島，邀您一起

凝望這顆火紅星球

中國天問

第一次，有多難？

此時此刻，「天問一號」正趕往火星！

這註定是一次超高難度的旅程。

時機難逢！

每26個月等一次的「火星發射窗口期」

是地球與火星距離較近,飛行最省燃料的時機,

2020年7月正好是黃金窗口期，

萬一錯過，又要再等2年多。

於是，三國扎堆去火星！

7月20日，阿聯「希望號」率先出發；

7月23日，中國「天問一號」榮耀啟程；

8月上旬，美國「毅力號」也即將發射。

而「天問一號」無疑是我們中國人最關心的。

▲當火星跑在地球前面44°角時,探測器發射沿「地火轉移軌道」飛6-7個月遇見火星,探測器被火星引力場捕獲。這樣的時機每26個月出現一次。製圖時差島

目標高難度！

中國首次自主火星探測任務，

就要挑戰人類航天能力的極限，

一次發射完成「環繞+著陸+巡視」3大目標。

美國人飛2次才能做完的事，中國要1次搞定。

如此高起點、高難度的挑戰，

是世界航天史前所未有的壯舉！

▲按計劃，環繞器將於2021年2月11-24日環繞火星運行，著陸巡視器將於2021年4月23日降落火星表面。製圖時差島

成功率低...

至今，人類已發射44個火星探測器，

成功率僅為43%，美國人有一個形象比喻：

其難度堪比「從巴黎打一個高爾夫球，

剛好落到東京某個球洞裡」。

火星也因此一度被稱為「星際墳場」。

我們也經歷過失敗。

2011年，中國首個火星探測器

「螢火一號」乘俄羅斯飛船升空，

因軌道調整失敗而墜毀。

這也堅定了我國完全自主探火的決心！

▲圖為NASA模擬太空飛行器接近火星的概念圖 攝影CFP

為什麼這麼難？

首先，它太遠了！

從地球飛抵月球只需4天，

飛抵火星最短也得6個月。

擁有超強能力的運載火箭，

是這場星際大穿越的關鍵前提。

2016年，龐然大物「胖五」橫空出世，

終於讓幾億公裡的火星之旅夢想成真。

探測火星有多難

天問一號+胖五就有多牛！

▼

製圖時差島

其次，通信延遲。

從地球發一個信號去火星，

光速奔跑也得23分鐘，

對探測器的自控能力要求極高。

再次，著陸更是難上加難！

火星氣候狂躁，沙塵暴一刮啥都看不見，

著陸前7-8分鐘，無法與地球取得聯繫，

探測器要「完全獨自」面對一切未知。

這最難最驚險的環節被稱為「恐怖7分鐘」。

中國「天問一號」探測器

著陸過程模擬

一路狂奔的天問一號

將通過4個減速段把速度從4.8km/s減到0

降落傘打開的場面，將極為震撼！

▼

著陸成功，火星車釋放

這隻深藍閃蝶將在火星表面開啟

長達3個多月的巡視之旅

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影像來源央視頻

讓我們共同期待

「天問一號」成功著陸！

火星，地球的姐妹星

太陽系八大行星中，

火星是唯一「像地球」的天體。

水星、金星雖近卻太炙熱；

天王星、海王星又太遙遠寒冷；

木星、土星充滿氣體，根本沒法著陸；

只有與地球毗鄰的火星，

結構、年齡乃至初期環境都相似，

成為了我們最容易接近的行星。

製圖時差島

火星的一天有24小時39分鐘，

時間長度和地球相似，

也有晝夜交替、春夏秋冬四季輪換，

氣溫和其他行星比，還算勉強「溫暖宜人」......

製圖時差島

更重要的是，火星有液態水！

火星與地球剛出生時有著相似的模樣，

40億年前，它們一樣是海洋世界。

兩姊妹在劇烈天體撞擊中活了下來，

卻在隨後幾十億年分道揚鑣：

一顆蔚藍，誕生了生命的奇蹟，

一顆火紅，走向了死寂與荒蕪。

40億年前的火星，親切！

▼

▲40億年前，火星雨水充沛、生機盎然，北半球的海洋覆蓋了火星表面1/5區域。

曾經如此美妙的火星，

為何走向與地球截然不同的命運？

關於這個奧秘，人類的探究才剛剛開始。

科學家推測,「太陽風」數十億年吹拂

讓火星磁場消失，地貌發生了根本變化

——火星死了！

▲火星比地球小得多,太陽風吹走大氣層,磁場消失；還有一個說法是火星內部地質活動停止,內核冷卻。總之，最終海洋蒸發,火焰熄滅,地表結冰…火星成了今天的樣子。

火星上有生命嗎？

這是人類最關心的問題。

人類「跟隨水的蹤跡」在火星尋找生命，

結果仍未知。但毫無疑問，

假如太陽系真存在地外生命，

火星一定是最可能的那個！

▲寬闊的河流、泛濫的洪水這些早期景象至今有跡可循。2018年7月25日，《科學》雜誌一論文稱人類首次在火星直接找到了液態水——南極冰蓋下存在一直徑20公裡的冰下湖。攝影NASA

火星，到底長什麼樣？

火星之所以呈紅色，

因富含鐵的巖石「氧化」，

就好比鐵生鏽了一般，

當生鏽塵埃漂到大氣中，整個星球就紅了。

準確地說，是一種迷人的鐵鏽紅。

攝影ESA/DLR/FU Berlin

從1965年「水手4號」傳回第一張火星照片，

迄今，人類照相機已拍遍了99%的火星表面，

繪製出極詳細的火星全圖，並試圖拼湊它的過去。

火星全圖

▼

北半球，一馬平川

南半球，傷痕累累

地圖來源National Geographic

時間在火星是停滯的。

火星表面，最古老的諾亞紀地質，

（41~37億年前）佔了總面積一半；

而地球上同等古老的地質面積僅佔1%。

這意味著：人類有機會在火星上

一睹太陽系誕生早期的樣子。

水手峽谷

Valles Marineris

太陽系最大峽谷，火星最著名景點

在它面前，地球所有峽谷都相形見絀

▲水手谷因1972年發現它的NASA探測器「水手9號」而命名。長約4000多公裡、寬約200公裡、深約7公裡。比地球第一峽谷雅魯藏布江大峽谷更深，長度相當於從上海開車到拉薩。

赫伯斯峽谷

Hebes Chasma

火星上，火山與峽谷都比地球大得多！

奧林匹斯山

Olympus Mons

火星上最大的「包」

也是整個太陽系最高山峰

高度2.6萬米≈ 3個珠穆朗瑪！

火星顯著地貌多以希臘神話命名

▲火星20多座大型火山中最著名的！它最後一次噴發是在約2500萬年前，盾形的火山口能裝下整個倫敦。

塔爾西斯山群

Tharsis Montes

三座火山連成一線的火山高原

幅員遼闊，面積比美國還大

▲塔爾西斯山群與奧林匹斯山毗鄰，地圖上十分顯眼。

維多利亞撞擊坑

Victora Crater

火星上遍地隕石撞擊坑

頗似月球表面地貌

諾亞臺地

Noachis Terra

火星最古老區域之一，滿是水蝕痕跡

火星地質年代的諾亞紀就以它命名

南北極冰蓋

Mars Polar

火星的南北極有著「生命之源」，

由水冰組成的極地冰蓋令人驚喜！

▲冰蓋下面是永久凍土(水冰),冰蓋上面是二氧化碳冰(乾冰)。夏季太陽照射，乾冰層蒸發，水冰暴露出來，可供採掘。

火星的皮膚，迷人的火星褶

它不止紅色，還有棕黃、灰白、藍綠……

探測器拍下的這些照片,

讓人想起作家福樓拜的金句：

科學與藝術在山腳下分手，卻在山頂上會合。

火星皮膚色

▲極地雪崩的白、流動沙丘的藍、液態雪融水的灰、沉積層的褐色褶皺……火星地貌本身就是大地藝術。

火星的日出是橙色的；

火星的日落是藍色的。

▲在地球，空氣散射光線讓天空呈藍色；在火星，散射來自紅塵埃，天空呈橘色調。

▲日落時,太陽光被灰塵散射呈藍色狀。與地球相比,火星離太陽更遠,太陽看上去更小了。

沙塵暴一刮，就遮天蔽日，

塵土會始終覆蓋一切……

很偶爾，飄過一縷水冰雲；

▲水冰雲只在赤道低空和極地附近偶爾出現。圖為塵捲風投下的蛇形陰影。

火星上也有「麥田怪圈」，

是火星人在微笑?

▲2008年火星軌道探測器拍攝到的怪圈。

對了，火星有兩個「月亮」，

幸運的話，能看見雙日食。

在火星上,「月亮」的安慰也是雙份兒？

▲火星有兩顆長得像土豆的衛星，但非常小，直徑還不足月球的1%。當兩顆衛星在太陽前經過時，就是雙日食了。

人類認識火星,千年為期

早在4000多年前，

人類就開始用肉眼觀測火星，

也用它來佔卜人世間的禍福。

無論在東西方

古人眼裡的火星≈「死亡」「血腥」

中國古人稱火星為熒惑，是極兇兆；

古巴比倫人稱它是死亡之星；

古希臘、羅馬人用嗜血戰神稱呼它，

這也是火星英文Mars的由來。

▲羅馬神話中的戰神Mars @Hans Thoma

世界進入近代史，

望遠鏡的發明，科學代替了神話，

人類才離火星近了一點點。

1609年，克卜勒算出火星軌道是橢圓；

1610年，伽利略第一次用望遠鏡觀測火星。

▲1877年，義大利天文學家斯基亞帕雷利繪製火星地圖，義大利語標註的暗線Canali，被誤會為英文Canal（運河）。「火星運河時代」成了20世紀初的大烏龍。

火星，人類的科幻母題

人類對火星的認知不斷被刷新，

發現極地冰蓋,測量自轉周期,繪製火星地圖……

至18世紀下葉，火星似乎被人類「看透了」。

甚至一度猜想，

火星不僅有運河，還有火星人！

科幻小說裡的外星人，大多來自火星，

這種奇妙想法左右了人類近100年。

火星人想像圖 @Bruce Pennington

航天時代，直擊火星！

人類直接探索火星，

始於上世紀60年代的美蘇爭霸。

進軍火星，一開始就充滿政治色彩，

客觀上，也拉開了人類火星探測的真正序幕。

美蘇的火星爭霸，美國壓倒性勝利。

整個1960s，蘇聯8次探測一次都沒成功。

火星也成了蘇聯航天史的噩夢。

▲1965年，美國「水手4號」成為人類第一個飛掠火星的探測器，拍到第一張火星照片。

冷戰結束後，新一輪「太空爭霸」開始，

一場關於國家榮譽、金錢和人類夢想的競賽，

「登火星」成為彰顯大國實力的最強符號。

誰能率先實現人類航天員踏上火星，誰就永載史冊。

▲2012年，美國好奇號火星車著陸火星表面，至今仍在火星上行走。攝影NASA

人類的航天探索，

失敗是差一點點成功，

成功是差一點點失敗。

21世紀，火星探測迎來全盛時代！

迄今，人類共進行了46次探火任務，

美國21次、蘇俄19次、日本1次、

歐洲2次、印度1次，

中國和阿聯的探測器正在趕往火星途中......

祝它們好運！

《火星探測60年》

這是短短60年間人類向火星

發射的環繞器、著陸器、巡視器（部分）

群星閃耀

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▲人類的火星車質量一個比一個大，技術功能一個比一個強，火星探測由表及裡。製圖時差

移民火星

人類並不是在幻想

移民去火星，

確實是人類的未雨綢繆。

從全球變暖、疾病爆發、

資源枯竭這樣的慢性自殺；

到小行星撞地球、伽馬射線暴、

黑洞吞噬、核戰爭、太陽大爆發、

機器人控制人類的一招致命……

科學家眼裡，

人類滅絕，有100000000種可能。

霍金就曾斷言

除非我們移民太空，

否則,我不認為人類在未來1000年還能倖存。

而地球一旦毀滅，

移民火星，或許是人類目前的唯一選擇。

一切並不停留於幻想，

事實上，如何改造火星使它適應人類生存，

已成了21世紀的熱門科學話題。

那麼，到底何時能送人類登陸火星？

美國NASA的計劃是2033年，

而狂人馬斯克已放出豪言：

要在2050年把100萬人送去火星！

——這確實是21世紀最燃的狂想。

人類火星小鎮

美國國家地理版本

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▲這是國家地理雜誌2016年推出的火星專輯，對火星地球化、再造大氣層、物資能源獲取等做了詳盡分析。

PhotoNational Geographic

火星移民基地

Space X 馬斯克版本

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▲2019年9月,美國Space X公司CEO馬斯克放出他的火星移民計劃,39頁PPT在網絡瘋轉。火星這個最高級競技場，諸多億萬富翁正在加入。

火星基地設計大賽

民間腦洞版

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在未來，人類是否可能

把火星改造成一個與地球類似、

適宜人類居住的星球呢？

火星，全民大狂歡

在人類的文化語境中，

月亮寄託思鄉、愛戀、溫情，

火星則是戰鬥、欲望、能量。

而今天，隨著科技進步

人類對火星的嚮往，更加激烈。

好奇、開拓、雄心、冒險……

火星成了21世紀最酷的流行文化。

火星也激發了我們的想像力，

成為文藝、時尚界的一種「高級黑」。

眾多科幻小說以火星為題，

好萊塢的火星電影超過100部！

火星主題的電影

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▲《火星救援》馬特·達蒙的土豆成了一個新梗。種菜、修車、急救...電影告訴我們，要成為一名合格的火星太空人必須十項全能。

明星們為火星寫歌、唱太空搖滾，

藝術家借火星探討生命、時間和哲學的意義。

▲英國歌手大衛·鮑伊《火星上有生命嗎》唱盡了地球人的孤獨。

▲1970年代的太空熱！

設計師、旅行家也不甘示弱，

無數《火星漫遊指南》印刷精美，

仿佛買張機票就可以來一趟火星旅行！

各種火星主題海報

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「地球十大酷似火星的旅遊勝地」，

諸如此類評選，人們樂此不疲。

從中國青海冷湖、甘肅金昌，

到美國猶他州、亞利桑那州，再到約旦、冰島…

人人都想蹭一把火星熱。

▲美國猶他州的地貌酷似火星，建有火星沙漠研究站。

▲冰島 Landmannalaugar，酷似火星紋理。

▲甘肅金昌「火星1號基地」,我國首個火星生存模擬基地。攝影CFP

火星，人類非去不可？

總有人問：

地球還那麼多問題沒解決，

為什麼要去關心宇宙的事。

印度人說：

如果我們沒有偉大夢想，

永遠只是伐木人和挑水工。

——印度政府答覆「世界1/3窮人在你們國家，為何不先扶貧」。

俄羅斯人說：

地球是人類的搖籃，

但人不能永遠生活在搖籃裡。

——俄國火箭之父，齊奧爾科夫斯基這樣說。

美國人說：

太空探索給人類一面自我審視的鏡子。

——美國政府被問「地球還有很多小孩吃不上飯時、為何花天價造火箭」時，如是說。

中國人說：

這是我們航天強國的夢想，

為人類和平利用太空，

構建人類命運共同體貢獻更多中國力量。

——中國行星探測任務命名及符號，寓意深遠

中國網友說，

要問去火星有什麼意義，

請問數十億年第一條爬上陸地的魚有什麼意義？

科學與理想、野心與欲望之外，

它其實只源於人性本能。

我們登上火星是因為我們必須如此，

進化早已在人類身體埋下流浪的火種，

畢竟我們來自狩獵者、採集者，

我們在地球99.9%的時間都是浪子，

而流浪的下一站就是火星。

——天文學家 卡爾·薩根

這是他在離世前留給未來火星移民的錄音

而對於一個普通人來說，

火星究竟又意味著什麼？

正如「天問一號」的命名，

這是天問，沒有答案，

它問向天地萬物，更問向你的內心。

火星是否有生命，

其實是人類的自我叩問：

在宇宙中，我們是否真的孤獨？

如果最終火星荒蕪一片，

我們更能深刻明白，

生命的出現真的是個奇蹟！

理解火星

就是理解我們自己

- END -

文 | 王澤北 馬聽聽

製圖 | 韓丹 趙繼成

圖 | CFP NASA等

感謝本期審校專家

張超

科普作家 天體物理碩士

時差島出品

主要參考資料：

《火星全書》大衛·M.哈蘭德 《火星》弗朗西斯·羅卡爾 《趕往火星》羅伯特·祖布林 《我們為什麼要去火星？》史蒂芬彼得拉內克 《火星探測的主要科學問題》歐陽自遠《火星移民指南》諾伯特克萊弗特 《太陽系度假指南》奧莉維亞·科斯基 《太空旅行指南》尼爾·F.科明斯

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