我們要去紅色星球!探索過去、現在和未來的火星任務

2021-01-07 中國科學技術館

一直以來，SpaceX的創始人埃隆·馬斯克堅信，前往火星旅行已經觸手可及，100年內可能有100萬人居住在火星上。不過，SpaceX並不是唯一一家致力於登陸火星的公司。事實上，有許多任務，包括載人飛行和無人飛行，目前正在計劃中或根據政府空間組織和私人太空飛行公司的建議下進行。

探索火星和最終的人類火星之旅並不是什麼新鮮事。雖然載人飛行任務在財政和後勤方面幾乎無法實現，但無人駕駛飛行任務始於1960年。到目前為止已有56次火星飛行任務，其中26次是成功的，這足以證明了到達火星的難度。

目前來看，「機遇號」正在運行，另一艘正在途中，預計今年年底抵達(在撰寫本文時，「機遇號」遭遇了一場大規模沙塵暴，生存機會渺茫)。環繞火星運行的是六顆衛星，它們為我們這個塵土飛揚的鄰居提供大量數據。

事情並沒有到此結束。2020年、2022年和2024年的發射窗口計劃還會有更多的任務，有人提議到2030年將人類送上火星。

行動中和在途中的任務：

這部分名單包括過去以來世界上最著名的任務，其中大部分仍在執行中。

火星奧德賽號，2001年

火星奧德賽號(Mars Odyssey)是以標誌性的科幻小說和電影《2001太空漫遊》命名的，它是一顆美國宇航局(NASA)的軌道衛星，目前距火星表面約2,400英裡。火星奧德賽號於2001年4月7日發射，並保持著作為運行時間最長的太空飛行器的記錄。火星奧德賽號的任務是找到火星上過去或現在存在水的證據，使用光譜儀和熱成像儀來繪製水的分布，這在2008年7月21日由鳳凰號著陸器成功證明。火星奧德賽號還可以作為地球和火星探測器，火星科學實驗室和鳳凰號著陸器之間的通信接力。預計將持續運營至2025年。

火星快車號，2003年

火星快車號(Mars Express)於2003年6月2日由歐洲航天局與Beagle 2著陸器一起發射。雖然Beagle 2遭遇著陸器故障，但火星快車號衛星仍與地球成功通信。火星快車號的發射旨在使用高解析度相機，雷達和光譜儀測量火星的表面。到目前為止，火星快車號已經在火星的南部冰蓋中發現了水冰和二氧化碳冰，以及下面的液態水區域，並提供了火星表面和大氣的元素和化學組成的更詳細信息。該項目還產生了火星的地形圖，高解析度的表面圖像，以及火星衛星，火衛一的飛行。這些數據非常有價值，並且已經為該太空飛行器贏得了一些最終日期擴展。它目前計劃在2026年底之前繼續運行。

火星精神號和機遇號，2003年

火星精神號和機遇號漫遊車可以說是當前NASA太空計劃中最成功的案例之一。這對漫遊車在2003年夏天獨立發射，大約六個月後抵達紅色星球。最初，該計劃是為期90天的任務，研究火星的地質和大氣。但是兩輛漫遊車並沒有放棄：精神號繼續工作到2010年3月，機遇號直到2018年6月!這對漫遊者被廣泛認為提供了第一個堅實的「地面真相」，即火星曾經比現在溼潤得多。

火星勘測軌道飛行器，2005年

2005年8月12日，NASA發射了火星勘測軌道飛行器(MRO)，於2006年3月10日進入火星軌道。MRO一直在觀測火星並取得了許多引人注目的發現，包括最近在火星表面和地下觀察到流動海水。 MRO還被用來尋找鳳凰號著陸器的著陸帶你，並作為活躍漫遊車與地球之間通信的中繼站。

好奇號漫遊車，2011年

與此處列出的幾乎所有其他無人駕駛飛行器一樣，NASA的好奇號漫遊車也是為了研究火星的地貌和氣候，它由NASA火星科學實驗室(MSL)的部分漫遊車組成。具體而言，好奇號正在尋找微生物維持生存條件的潛在證據 - 過去或現在 - 並在人類抵達之前，評估火星的可居住性。到目前為止，最引人注目的是2018年在火星表面發現了有機分子。漫遊車配備了大量儀器和攝像機，自2012年以來一直在火星上運行。

Mangalyaan(火星軌道飛行器任務)，2013年

印度太空研究組織(ISRO)於2013年11月5日發起了第一次行星際飛行任務。被稱為「Mangalyaan」的飛行器是一種軌道飛行器，主要用作驗證ISRO星際技術能力的，測試各種飛行和通信系統，並提供遙測數據。 Mangalyaan還配備了一套旨在捕獲大氣數據的小型研究儀器。它也是迄今為止最便宜的火星任務，僅耗資7300萬美元。

MAVEN，2013年年

火星大氣和揮發性進化任務(MAVEN)目前正在尋找解釋火星的水和大氣如何以及為何緩慢惡化和逃逸的原因。在2014年進入軌道後，它很快就能確認火星的大氣層正在逃逸到太空，並且進一步的觀測發現，火星的磁場更像是一條尾巴，受到太陽風的幹擾。這可以解釋紅色星球大氣的消失，但科學家們仍在調查。

ExoMars 微量氣體軌道器，2016年

ExoMars於2016年推出，是歐洲航天局與俄羅斯Roscosmos合作的一系列火星聯合任務中的第一個。該任務實際上包括兩個探測器，即ExoMars微量氣體軌道器(TGO)和Schiaparelli EDM著陸器，然而著陸器在TGO交付後墜毀在火星表面。研究人員希望更好地了解火星大氣中存在的甲烷和其他微量氣體，這些氣體可能是生物活動的證據。

洞察號著陸器，2018年

洞察號著陸器於2018年5月成功發射，於當年11月成功登陸火星。InSight著陸器是「利用地震調查、測地線和熱量輸送進行內部勘探」的縮寫，旨在研究火星核心，觀察火星表面可能發生的任何地震活動。人們希望它所收集的數據能夠更好地了解地球、火星、金星和水星等巖石行星是如何形成的。目前的計劃是在著陸後進行為期兩個月的部署階段，然後作為最初任務的一部分進行近兩年的觀察。

計劃中的任務：

由於火星離地球更近，發射時間更短，而且巧合的是，計劃在2020年夏天發射的火星任務相當多。名單上的這些絕不是唯一的。到2024年至少有7個已經確認的任務，到本世紀40年代中期至少還有12個。

為了簡潔起見，我們將在此深入討論已確認的任務，但我們也將在稍後討論擬議的任務。

希望號火星任務，2020年

希望號是一個值得注意的任務，其中一大理由是：它標誌著任何阿拉伯或穆斯林國家發起的第一次火星探測。希望號由阿拉伯聯合大公國總統謝赫哈利法·本·扎耶德·阿勒納哈揚宣布，旨在發現為什麼火星失去了大氣層。研究結果也有望幫助科學家們更好地模擬我們自己的大氣，可追溯到大約100萬年前。阿聯目前的目標是2020年7月發射。

2020火星探測器，2020年

這個即將到來的NASA任務旨在研究火星天體生物學，試圖通過返回來的火星樣本了解火星過去的環境狀況。目標是讓火星車在火星上收集巖石、礦物和其他物質的樣本，並在以後的任務中將它們送回地球。發射窗口目前設定為2020年7月。

ExoMars漫遊車，2020年

該漫遊車是ESA-Roscosmos ExoMars 2020聯合任務的一部分，旨在六個月的運行過程中搜尋火星過去或現在存在生命的證據。 ESA將提供探測站，而Roscosmos將提供著陸器。由於生產延遲，發射窗口從2018年移至2020年7月，但現在正按計劃完成目前的發射日期。

火星全球遠程感應軌道、著陸器和小型漫遊車，2020年

中國國家空間科學中心正在準備一項將於2020年7月或8月發射的火星探測任務。該任務計劃的有效載荷包括軌道飛行器、著陸器和漫遊車。該任務將作為一項技術示範，展示火星樣本回收任務所需的資源和技術，該任務計劃在本世紀30年代進行。

Mars Terahertz Microsatellite，2020年

作為背負式有效載荷發射，Mars Terahertz Microsatellite是日本國家信息通信技術研究所(NICT)與東京大學智能空間系統實驗室(ISSL)的合資企業，發射窗口將在2020年7月/ 8月(尚未宣布合作夥伴)。Terahertz Microsatellite將被發送到火星表面，以測量大氣中的氧同位素比率，以更好地了解用二氧化碳補充火星大氣層的化學反應。

Mangalyaan 2(火星軌道飛行器任務2)，2022年

Mangalyaan 2是印度空間研究組織對其首次火星星際任務的後續行動。 到目前為止，已經宣布軌道飛行器是此次任務的主要組成部分，著陸器和漫遊車是潛在補充。該任務目前計劃在2021-22發射窗口進行。

火星衛星探索(MMX)，2024年

日本計劃在2024年向火星最大的衛星Phobos發射探測器。它將落在火衛一上，收集樣本，並觀察較小的衛星Deimos和火星的氣候。 探測器然後將樣本發送回地球。它們預計將於2029年7月到達。

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