當前，備受矚目的多國探測火星行動(dòng)已經(jīng)陸續拉開(kāi)帷幕。受天氣狀況影響，阿聯(lián)酋火星探測器“希望號”將發(fā)射任務(wù)推遲到7月17日進(jìn)行。我國火星探測器“天問(wèn)一號”目前已經(jīng)運抵文昌航天發(fā)射場(chǎng)，按預定計劃，發(fā)射將于7月23日左右進(jìn)行。

　　事實(shí)上，相對于火星探測而言，人類(lèi)對月球探測已經(jīng)做了大量嘗試，成績(jì)斐然。1959年1月2日，蘇聯(lián)成功發(fā)射“月球一號”，拉開(kāi)了人類(lèi)探月的序幕；1969年，美國宇航員阿姆斯特朗登月，他的一小步邁出了人類(lèi)巨大的飛躍；1994年，美國發(fā)射的“克萊門(mén)汀”探測器，獲得了當時(shí)最詳細的月球表面圖像，并發(fā)現月球南極可能存在大量水冰；2011年和2013年，美國先后發(fā)射探測器，精確測量了月球重力場(chǎng)，并分析了月球稀薄的大氣組成等；2019年，我國“嫦娥四號”第一次實(shí)現人類(lèi)探測器月球背面著(zhù)陸和巡視探測。

　　距離人類(lèi)首次登月已經(jīng)過(guò)去了50多年，而火星依舊人跡未至。那么火星探測與月球探測究竟有哪些區別呢？

　　歷史上火星探測成功率僅43%

　　火星是太陽(yáng)系中距離地球較近、自然環(huán)境與地球最為類(lèi)似的行星之一，一直以來(lái)都是人類(lèi)深空探測的熱點(diǎn)。從60年前，人類(lèi)就開(kāi)啟了對火星的探險之旅。

　　1960年10月，蘇聯(lián)向火星先后發(fā)射了兩枚探測器“火星1A”號和“火星1B”號，但可惜的是，“火星1A”號發(fā)射之后第3級火箭點(diǎn)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污染了整個(gè)拜科努爾發(fā)射場(chǎng)。

　　美國對火星的探索也是開(kāi)端不利，1964年，剛剛成立不久的美國國家航空航天局(NASA)發(fā)射了“水手3號”火星探測器，當穿過(guò)地球大氣層時(shí)，探測器的一個(gè)保護盾未能推出，結果所有的探測儀器都沒(méi)能打開(kāi)，美國的第一次嘗試也宣告失敗。

　　1964年10月，美國“火星4號”火星探測器向地球傳回了人類(lèi)史上第一張有關(guān)火星表面的最近距離的圖像，同時(shí)回傳的還有500多萬(wàn)個(gè)比特的科學(xué)信息，可以說(shuō)這一次任務(wù)開(kāi)啟了人類(lèi)空間探索的新時(shí)代。

　　然而接下來(lái)的幾年，蘇聯(lián)向火星附近發(fā)射探測器又經(jīng)歷了幾次失敗，研制的“火星2號”探測器具備了登陸軌道的能力，但是在著(zhù)陸過(guò)程中正遇上火星表面發(fā)生大規模塵暴，“火星2號”一頭撞進(jìn)火星上的盆地，本次行動(dòng)以著(zhù)陸器墜毀而告終�！盎鹦�3號”探測器登陸火星20秒后，就跟地球失去了聯(lián)系。這與1992年NASA的經(jīng)歷相似，“火星觀(guān)察者”號進(jìn)入火星軌道后，也很快就失去了聯(lián)系。

　　進(jìn)入21世紀，用軌道器探測火星迎來(lái)了黃金時(shí)代。美國、歐洲航天局相繼成功發(fā)射了火星探測器。印度也加入到火星探索競賽中，發(fā)射了首顆“火星軌道任務(wù)”探測器。然而，人類(lèi)探測火星

　　的征程并未就此一帆風(fēng)順。2011年，俄羅斯的“火衛一—土壤”星際探測器由于發(fā)動(dòng)機出現故障，未能將其送入飛往火星的軌道，所搭載的中國火星探測器“螢火一號”也一同宣告“探火”失敗。

　　有數據顯示，自1960年以來(lái)，美國、蘇聯(lián)/俄羅斯、日本、歐洲和印度先后進(jìn)行了44次火星探測項目，但成功和部分成功的任務(wù)僅有23次，完全成功率是43%，其余的項目都出現探測器撞毀、失靈或失蹤了。什么是部分成功？全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專(zhuān)家龐之浩在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)解釋說(shuō)：“如蘇聯(lián)‘火星3號’探測器，在降落火星后只發(fā)回20秒信號就失聯(lián)了，有專(zhuān)家說(shuō)成功，也有人說(shuō)不成功�！�

　　也許有人會(huì )問(wèn)，月球探測成功率是不是更高一些？對此，龐之浩表示，月球探測成功率也不算太高，完全成功率約53%，尤其是早期，失敗率也比較高�？傮w來(lái)講，比火星成功率稍微高一些，由于統計方式不同，如對成功和部分成功的理解差異，所以出現有的統計結果是60%左右，也有統計結果顯示為50%。

　　跟月球相比火星探測難在哪兒

　　在業(yè)界，火星被稱(chēng)為“探測器墳場(chǎng)”，其探測難度可想而知。

　　據龐之浩介紹，火星距離地球最遠約4億公里，最近也要約5600萬(wàn)公里，探測器抵達火星需要飛行這么長(cháng)的距離，對發(fā)射、軌道、控制、通信、電源、入軌、著(zhù)陸等技術(shù)都有很高要求。

　　在發(fā)射方面，火箭的運載能力、入軌精度和可靠性是實(shí)現火星探測的重要前提。月球探測器進(jìn)入地月轉移軌道的速度為10.9千米/秒。而火星探測器要進(jìn)入地火轉移軌道的速度必須達到至少第二宇宙速度(11.2千米/秒)才行。因此，發(fā)射同等質(zhì)量的月球探測器和火星探測器時(shí)，后者必須用推力更大的火箭，使探測器直接進(jìn)入地火轉移軌道，否則就需要消耗探測器自身燃料和更長(cháng)的飛行時(shí)間加速，這會(huì )影響到探測器壽命。

　　“火星探測最大的難點(diǎn)是在火星著(zhù)陸，探測器要經(jīng)歷入軌、下降與著(zhù)陸過(guò)程，這一過(guò)程通常被稱(chēng)為恐怖7分鐘�！饼嬛�浩說(shuō)，在火星稀薄的大氣環(huán)境下需要用7分鐘將探測器速度從2萬(wàn)千米/小時(shí)降低到零，這需要包括氣動(dòng)減速、降落傘減速和反推減速等多種減速手段融合實(shí)現，每個(gè)環(huán)節都必須精準無(wú)誤，其難度不亞于“在巴黎打一個(gè)高爾夫球要落到東京的一個(gè)洞里”。

　　龐之浩解釋說(shuō)，雖然火星大氣密度只有地球的1%，但相比月球著(zhù)陸，火星著(zhù)陸時(shí)探測器多了一個(gè)進(jìn)入大氣層和打開(kāi)降落傘的環(huán)節。由于火星大氣層可以起到一定的減速作用，所以著(zhù)陸減速需要控制得特別精準，何時(shí)進(jìn)入，進(jìn)入的姿態(tài)、角度等都不能有絲毫誤差。然而，現在人類(lèi)對火星大氣層的了解還比較有限，再加上測控信號延時(shí)很長(cháng)，進(jìn)入火星大氣層前調整姿態(tài)、角度和速度必須靠探測器自主執行。在探測器切入火星軌道過(guò)程中，如果切入點(diǎn)離火星過(guò)遠，則不能被火星的引力捕獲而掠過(guò)火星；如果切入點(diǎn)離火星太近，則可能墜毀于火星大氣層。此外，進(jìn)入火星大氣層后，探測器也要自主準時(shí)開(kāi)傘減速、準時(shí)切傘、準時(shí)拋底、準時(shí)懸停避障、準時(shí)關(guān)機等，稍有閃失就會(huì )導致失敗。

　　由于距離遙遠，火星探測器飛抵火星軌道需要260—320天，通信也是個(gè)大問(wèn)題。龐之浩說(shuō)，從地球發(fā)送到火星的無(wú)線(xiàn)電信號，單程延時(shí)為20分鐘左右。同時(shí)，由于距離越遠，信號就會(huì )越弱，再加上宇宙中的噪聲干擾，這對信號收發(fā)技術(shù)是一個(gè)非常大的挑戰。為了應對信號衰減問(wèn)題，探測器需要裝有高增益、高可靠通信設備，地面也要有直徑很大的深空測控天線(xiàn)，以免探測器因通信故障而“迷失”。

　　如果前面一切順利，探測器終于在火星上落了腳，但想要順利開(kāi)展工作也并非易事。龐之浩表示，在月球表面工作，月球車(chē)需要度過(guò)一個(gè)長(cháng)月夜，一個(gè)長(cháng)月夜相當于地球上的14天，溫度最低可達到零下180攝氏度。而火星上溫差沒(méi)那么大，一天也是24小時(shí)。但火星上的沙塵暴很大，是地球上12級臺風(fēng)造成影響的6倍，這些飛沙會(huì )覆蓋火星車(chē)的太陽(yáng)能電池板，致使其無(wú)法正常工作。歷史上，美國第一代和第二代火星車(chē)都是受沙塵暴影響而停止工作的�！斑@就需要充分提高能源的利用率，包括高效太陽(yáng)能電池技術(shù)及高效蓄電池技術(shù)，提高能源系統功率質(zhì)量比，如太陽(yáng)能電池板盡量要大一些，光電轉換效率要更高�！饼嬛�浩說(shuō)。

　　本報記者 付麗麗