「天問一號」劍指火星！明明金星更近，為何科學家都去探測火星？

就在剛才，！在這個歷史性的時刻，我國正式向火星探索發起衝擊。

火星作為離地球較近、自然環境與地球最為類似的行星，一直是人類走出地月系統開展深空探測（通過向火星發射空間探測器完成）的首要目標。

最近新聞裡也可以看到從阿聯到美國，各國的火星探測器都「摩拳擦掌」。因為每隔26個月就會發生一次火星衝日——意味著可以用較小的花費將探測器送往火星，人類的火星探測活動也因此每隔26個月出現一次高潮。

橙色：探測器 藍色：地球與火星

中國這次的火星探測這一舉措可謂「三個願望一次滿足」。至於難度嘛，先來看一組數據，從60年代開始的46次火星發射中，連地球引力範圍沒出的有11次，全成功或部分成功只有23次，成功率約為53%。像美國也僅有一次任務中同時完成「繞」和「落」。

而正在發射的我國首顆火星探測器「天問一號」最大特點，便是在一次發射中完成其他國家多次火星探測完成的事項——實現火星環繞、著陸和巡視探測。按照「一步實現繞著巡，二步完成取樣回」的路線開展全球性、綜合性的環繞探測。這屬實世上首次，難度大的同時，如果能完成，效益也比較高。

介紹完本次中國的火星探測發射任務，下面我們回到標題，金星作為距離地球最近的太陽系內行星，為什麼不是科學家們探測任務的「首要目標」呢？

閱讀提示

• 金星的「距離優勢」被火星哪點打敗了？
• 火星的探索史起源於國家間「鬥豔」
• 移居火星離我們有多遠？

金星

的確從距離上，金星佔據更大的優勢。

金星距離地球最近只有4050萬公裡，金星探測器只需要100多天就可以抵達金星。而火星距離地球最近的時候有5500萬公裡，最遠超過4億公裡，即便從最節約飛行時間與能源的「窗口期」出發，火星探測器從地球出發飛往火星需要6個月左右，也就是金星探測器所需時間的一倍多。

火星之窗

科學家們早已嘗試過探索金星，直到現在國際上仍然有少部分資金投入到金星這一充滿未知與困阻的挑戰中，也許人們是在好奇——那些大小及與恆星的距離跟金星相似的系外行星，是否有孕育生命的可能？探尋金星也許會給科學家們答案。

先介紹一個概念「適居帶」，就是指在恆星周遭的某個範圍，位在其中的固態行星表面可以保有液態水，比如我們所處的地球。

科學家們認為金星曾經位在「適居帶」相當長一段時間，但是太陽的光度隨著年齡而增加，適居帶的邊界也向外移動。

相比地球，金星是炎熱的。甚至可以說，它太熱了——而且它可以很快摧毀一個沒有保護的太空飛行器。表面的平均溫度為864℉(462℃)，甚至足以熔化鉛。可以說，是個完全不適合人類聚居的嚴苛環境。目前處在適居帶之外的金星，位於「金星帶」；此區域中的行星表面溫度很高，行星大氣失控的溫室效應會使海洋沸騰消散。

藉由麥哲倫號的雷達資料進行電腦繪圖，所得到金星上拉託納冠巖和達利深谷的形貌

科學家們曾經猜測，當金星與地球仍是原行星（在原行星盤內大小如同月球尺度的胚胎行星）時，金星與地球都聚集了氫、其他揮發物以及易沸騰的化學物質。針對早期對於金星的電腦模擬顯示，金星表面有液態水的時間應該比地球還早，而且可能直到10億年前都還存在。

模擬的金星表面，天空扭曲，一片模糊

太空飛行器登錄金星表面需要解決的挑戰在「濃霧之下」——例如，如何保護太空飛行器免受充滿腐蝕性硫酸的雲層影響；金星表面的大氣壓力相當於地球海底900公尺深處的壓力。金星的大氣如此濃密，致使大氣的主要成份二氧化碳轉變成超臨界流體，特性介於氣態與液態之間。

甚至，因為金星大氣的溫室效應，會出現像上文提到金星表面的溫度比地球高了400多℃，足以使巖石發光，讓沒有保護的太空飛行器融化。而相比之下的火星表面平均零下55攝氏度左右的氣溫與稀薄的大氣層條件算是「太友善」了。

火星探索

1996年，著名的天文學家、科普作家卡爾薩根在應NASA（美國宇航局）的要求而寫的報告中列舉了探測火星的9個理由。

國際火星探測起步於20世紀60年代，截至目前共實施了44次活動，美國21次，蘇聯/俄羅斯19次，日本1次，歐洲空間局（European Space Agency, ESA）2次，印度1次。完全成功或部分成功23次，成功率約53%。

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從時間跨度來看，火星探測歷程可分為3個階段。

第1階段（1960—1975年），實施了23次任務，主要特徵是美、蘇在冷戰背景下，以此作為角力場，以互相展示國家能力開展競爭。

1965年7月15日，水手4號飛掠火星時拍攝的火星表面照片。

美蘇之間的1971火星爭奪賽。圖片來源：果殼

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第2階段（1976—1990年），隨著美蘇競爭戰略重點轉移，火星探測進入低潮期，僅實施了2次任務。第3階段（20世紀90年代至今），實施了18次任務，以發展新技術和獲得科學發現為主要驅動力，催生了又一個火星探測的高潮期。

前蘇聯發射了人類歷史上第一個火星探測器，雖未成功卻吹響了號角。1964年美國的火星探測器水手3號成功發射，後發趕超，同年發射的第二個火星探測器成功抵達火星軌道，在距火星表面近1萬千米的高度上拍攝到第一張火星的近照。

1976年，海盜1號所拍的第一張火星表面照片

1976年，美國實現了對火星的第一次成功軟著陸，基本奠定了人類火星探測的基礎。

1996年，美國勘探者號探測器成功進入火星軌道，連續工作了10年（堪稱勞模）。接下來，美國先後發射了多種探測器，憑藉這些探測器，美國幾乎實現了對火星的立體勘察，發現了火星存在季節性液態水以及遠古海洋環境的證據。

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第3階段（20世紀90年代至今）以發展新技術和獲得科學發現為主要驅動力，催生了又一個火星探測的高潮期。儘管好奇號等探測器至今仍未發現火星生命，但在火星上發現了越來越多豐富的複雜有機物和曾經適宜生命生息的環境的證據——這依然給了我們無限希望。

拍攝到的火星表面的衝溝，意味著液態水在遠古時期的可能存在

美國國家航空航天局火星探測器拍攝的火星表面照片

火星移民

Space X創始人提到——自己能夠活著乘坐SpaceX火箭探索這顆紅色星球的機率，有70%的機會達成心願。

移居火星是人類的遠大夢想,也註定了荊棘叢生。

想像中在火星上的人類殖民地

第一個挑戰是如何把人安全送往火星並安全返回。的確，目前人類發射火星探測器成功率低，現階段沒有哪個國家有把握將人安全送上火星並返回。

火星移民還面臨技術難題。單程至少7個月的火星之旅，需要攜帶大量的生命保障資源，需要更強大的運載火箭或飛船。對執行任務的航天員來，長期飛行會導致肌肉萎縮、骨質脫鈣，輻射也會對身體造成影響。

一些提出的設想還像懸浮在空中遙不可及的事。

怎麼適應火星的氣溫?你在火星上是蹦還是跳?如何轉化能量實現自給自足?火星上只有微弱的剩磁,太陽粒子毫無忌憚地打到火星表面,人怎麼防護?和地球之間的通訊有延遲怎麼辦?火星基地的內部是1個標準大氣壓,外部卻是0.1個大氣壓,對基礎設施的穩定性和可靠性要求極高。

不過螺旋前進嘛，人類在探索地外系統以外的星球路上越走越遠……

長徵五號將執行本次發射火星探測器任務

回看我國本次火星探測任務，有著眼於火星全球、全局的探測，又有著眼於火星局部地區的高精度探測，通過環繞器與火星車有效載荷之間的配合，互為補充。一方面環繞探測與著陸巡視探測可以進行物質成分、土壤特性、水冰等探測的天地相互驗證；另一方面通過兩器聯合探測，可增強對火星大氣、電離層、磁場等認識的全面性。

結語

我國的火星探測雖然起步晚。但對中國來說，這意味著在航天時代我國已具備探索和研究火星的能力，在航天方面的實力也不可與往日而語。

火星作為人類可以探索的距離較近的行星，通過對其的探索幫助了解地球氣候的保護、以及如果臭氧層消失會對地球產生什麼重大影響。

火星探測意味著人類走出地月系統開展深空探測的第一步，這一步將昭示人類探索、不畏險阻、繼續向前的精神。希望中國在成為航天強國上繼續努力！

阿聯的「希望號」火星探測器在日本依靠三菱H2A火箭發射成功，也希望本次天問一號可以成功發射並在200天後著陸並有效數據傳輸，打破火星上的「美國魔咒」！

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我是@翟孜然，一枚夢想科普更有趣的知識的囡~

參考網絡資料：亮生活brightside、

參考文獻：[1]耿言,周繼時,李莎,付中梁,孟林智,劉建軍,王海鵬.我國首次火星探測任務[J].深空探測學報,2018,5(05):399-405.