火星是自然環(huán)境最接近地球的行星，所以被認為是最適合人類(lèi)移民的星球。近百年來(lái)，科學(xué)家們對這顆紅色的星球進(jìn)行了種種猜測，人們幻想著(zhù)火星上布滿(mǎn)蔚藍色的大海、縱橫交錯的河流、郁郁蔥蔥的深藍色的植物，甚至還有火星人等，飛往火星是人類(lèi)多年的愿望?；鹦翘綔y的主要目的是探索天體的演化過(guò)程，尋找生命存在的證據，進(jìn)而揭示生命的起源。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，人類(lèi)已經(jīng)對火星有了一定的了解，如它的直徑約為6800km，質(zhì)量約為地球的1/10，火星表面溫度隨季節和晝夜變化較大，在-80°C到+20°C之間，火星表面被沙漠和巖石覆蓋，兩極存在大量的冰，火星存在微弱的磁場(chǎng)和稀薄的大氣，每年有幾個(gè)月連續的沙塵暴等等。然而這些了解還是很初步的，揭開(kāi)火星之謎還需要人類(lèi)不懈的努力。
前蘇聯(lián)于1960年10月10日發(fā)射了世界上第一個(gè)火星探測器“Marsnik -1”，美國也于1964年11月5日發(fā)射了 “水手-3”號火星探測器，但是都沒(méi)有成功。1964年11月28日美國的“水手-4”成功地實(shí)現了人類(lèi)歷史上第一次火星飛越，而前蘇聯(lián)于1971年5月28日發(fā)射的“火星-3”號實(shí)現了第一次火星軟著(zhù)陸，不過(guò)由于遇上了塵暴，在著(zhù)陸后僅僅20秒，著(zhù)陸器上的儀器就停止了工作。截止到2001年底，人類(lèi)共發(fā)射了31個(gè)火星探測器。其中美國14個(gè)，前蘇聯(lián)（包括俄羅斯）16個(gè)，日本1個(gè)。在發(fā)射成功的15個(gè)火星探測器中，有美國9個(gè)，前蘇聯(lián)6個(gè)。其中飛越火星5個(gè)，火星軌道器6個(gè)，火星著(zhù)陸4次（1次有火星漫游車(chē)）。從1960年至1975年期間，美國先后發(fā)射了“水手”系列和“海盜”系列探測器，前蘇聯(lián)則發(fā)射了“火星”系列探測器，并發(fā)射了“探測器-2”、“Sputnik-22”、“Sputnik-24”、“宇宙-419”探測器。
圖1 “海盜”號著(zhù)陸器
1992年9月25日，美國發(fā)射了“火星觀(guān)測者”軌道器，揭開(kāi)了新一輪火星探測的序幕。然而該探測器在預計入軌的前三天與地面聯(lián)系中斷。此后美國先后發(fā)射了“火星全球勘探者”、“火星探路者”、“火星氣候軌道器”、“火星極地著(zhù)陸器”和“火星奧德賽”。但只有“火星全球勘探者”、“火星探路者”和“火星奧德賽”獲得了成功。其中“火星氣候軌道器”于1998年12月11日發(fā)射，1999年9月23日到達火星，由于一個(gè)導航錯誤使它進(jìn)入了火星大氣層，被加熱燒毀?！盎鹦菢O地著(zhù)陸器”于1999年1月3日發(fā)射，12月3日到達火星軌道，但飛行器在進(jìn)入火星大氣之前就和地面失去了聯(lián)系，至今下落不明。俄羅斯在1996年發(fā)射了“火星96”探測器，但在發(fā)射4小時(shí)后墜入太平洋。日本于1998年發(fā)射了“希望”號火星軌道器，然而沒(méi)能進(jìn)入火星軌道，現在正圍繞太陽(yáng)運行。
1996年11月7日，美國發(fā)射了“火星全球勘測者”軌道器，1997年12月12日進(jìn)入火星軌道。發(fā)射質(zhì)量1030.5 kg，在軌干質(zhì)量629 kg，運行在378km的太陽(yáng)同步軌道，并首次利用太陽(yáng)帆板提供阻力進(jìn)行了氣動(dòng)剎車(chē)?！盎鹦侨蚩睖y者”的任務(wù)是利用高分辨率成像系統繪制火星表面圖，研究火星地形和重力場(chǎng)，測定火星表面和火星大氣中的水和灰塵，研究火星的天氣和氣候、火星表面和火星大氣的組成、火星磁場(chǎng)的存在和發(fā)展，也為后續的探測器提供中繼服務(wù)。所攜帶的儀器包括，分辨率為1m的火星軌道攝像機：用于繪制火星表面圖，熱散射光譜儀：用于測量火星上目標散發(fā)能量的紅外線(xiàn)譜，從而可以研究巖石、土壤、大氣塵埃、云和冰的組成，火星軌道激光測高儀：組合其測量信息可以得到火星表面地形圖；無(wú)線(xiàn)電科學(xué)儀器：通過(guò)對無(wú)線(xiàn)電信號的多譜勒變化來(lái)確定火星的重力場(chǎng)； 磁強計：用于監測火星的磁場(chǎng)，并確定磁場(chǎng)的強度和方向?！盎鹦侨蚩碧秸摺眰骰氐臄祿@示火星兩極存在大量的冰，甚至可能有液態(tài)的水，這預示著(zhù)生命存在的可能性。
圖2 “火星探路者”著(zhù)陸器
1996年12月4日，美國發(fā)射了“火星探路者”著(zhù)陸器（見(jiàn)圖2），1997年7月4日到達火星。著(zhù)陸器質(zhì)量為264kg, 并攜帶一個(gè)質(zhì)量為10.5kg的“旅居者”漫游車(chē)。
“火星探路者”的主要任務(wù)是研究低價(jià)火星表面探測的可行性，并檢驗火星漫游車(chē)和著(zhù)陸器間的通訊、著(zhù)陸器和地球間的通訊、成像設備和敏感器的性能，研究進(jìn)入火星大氣的技術(shù)、繪制長(cháng)期的與詳細的火星表面圖，為進(jìn)一步勘探火星提供環(huán)境特征，還包括對巖石和土壤進(jìn)行分析等任務(wù)。
這是第一個(gè)使用“半軟著(zhù)陸”技術(shù)的火星探測器，它借助于降落傘、減速火箭和氣囊直接進(jìn)入了火星大氣層,在降落途中進(jìn)行大氣測量?；鹦翘铰氛咭?8m/s的速度撞擊了火星表面,在撞擊后跳躍了15次而且滾動(dòng)2.5分鐘，最后穩定在離初始撞擊點(diǎn)約1km的位置。著(zhù)陸器被包在三個(gè)三角形的太陽(yáng)帆板內，著(zhù)陸完成后帆板打開(kāi)?！奥镁诱摺甭诬?chē)有六個(gè)輪，由地面操作系統根據漫游車(chē)和著(zhù)陸器獲得的圖像來(lái)控制漫游車(chē)，控制時(shí)間遲后約10分鐘。漫游車(chē)的運動(dòng)范圍距著(zhù)陸器10m左右，設計壽命是7個(gè)火星日，實(shí)際工作了兩個(gè)多月，并發(fā)回了16550張彩照、15份火星土壤和巖石化學(xué)成分分析結果及大量的氣候、風(fēng)力、風(fēng)向等測量數據，當年9月27日與地面通訊聯(lián)系中斷。
日本于1998年7月3日發(fā)射了“希望”號火星軌道器,發(fā)射質(zhì)量540kg,在軌干質(zhì)量258kg。發(fā)射后進(jìn)入340 x 400,000 km的橢圓地球軌道。原計劃于1999年10月11日進(jìn)入火星軌道，由于推力器問(wèn)題，使它錯過(guò)了到達火星的時(shí)間，現在只剩下少量燃料。該飛行器正在橢圓軌道上繞太陽(yáng)飛行，等待下次同火星相遇。它將在2003年12月再次與火星相遇并入軌。
圖3 “火星奧德賽”軌道器
2001年4月7日，美國發(fā)射了“火星奧德賽”軌道器（見(jiàn)圖3），當年10月23日晚成功進(jìn)入火星軌道，并于10月30日傳回了第一幅圖像。軌道器主體是2.2mx1.7mx2.6m的箱型結構。軌道器分成兩個(gè)艙,上級為設備艙,下級是推進(jìn)艙。一個(gè)可展開(kāi)的6米長(cháng)的梁支承伽馬射線(xiàn)分光儀的敏感器頭。發(fā)射質(zhì)量為725.0kg，在軌干質(zhì)量為376.3kg。
“火星奧德賽”的任務(wù)是收集數據，確定火星環(huán)境是否適合生命的存在,提取火星的氣候和地質(zhì)特征,研究可能對未來(lái)的宇航員構成潛在威脅的射線(xiàn)，并在軌道上對火星表面進(jìn)行詳細的礦物學(xué)分析和放射性環(huán)境的測量。這個(gè)軌道器將作為“火星2003漫游車(chē)”和可能的其他任務(wù)的通訊中繼星，從軌道上收集數據的工作直到2004年7月，然后繼續作為通訊中繼星一直工作到2005年10月。
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