火星任务探测器全家福

火星是除了月球之外，人类热情最大、探测和尝试登陆任务次数最多的外星球，也是最有希望、最有条件让人类首先登陆的行星。

从最早一次失败尝试，即1960年10月10日苏联发射第一颗探测器“火星1A”号，一直到最近一次成功登陆，即2018年11月26日美国“洞察”着陆器，人类共执行过44次火星探测任务，包含56个探测器任务。其中19次任务成功，25次失败，成功率只有43%。迄今为止成功登陆的探测器只有8个：“海盗”“海盗”2、“探路者”“机遇”“勇气”“凤凰”“好奇”“洞察”。

现在活跃着的8个火星探测器

目前，仍在火星表面上正常工作的着陆探测器只有2个，还在正常运行的轨道探测器有6个。

（1）着陆探测器1——“好奇”

发射时间：2011年11月26日

着陆时间：2012年8月6日

由美国航空航天局（NASA）研制，是目前火星上唯一正在运行的火星车，是NASA派出的第4款火星车，也是迄今为止最大最先进的行星探测车，其最大科研成果就是确定这个红色星球的过去，至少适宜微生物的生存演化。其主要任务是寻找火星生命迹象，探测火星环境条件，研究水、地质、有机化合物、气候等，为未来人类登陆火星做准备。

“好奇”着陆探测器

（2）着陆探测器2：“洞察”

发射时间：2018年5月5日

着陆时间：2018年11月26日

由NASA研制，目前唯一正常工作的火星着陆器，是人类首次专门探测火星地下结构，目前已探测到类似地球地震的火震现象。通过地震侦测仪、地质测量仪和热传感器等探测火星内部动向，有助于绘制火星内部结构第一张详细地图。“洞察”传回的第一张火星照片上布满火星尘，极富颗粒感和真实感，让全世界都相信，人类下一个最想登陆的星球并不遥远。

“洞察”着陆探测器

（3）轨道探测器1：“奥德赛”

发射时间：2001年4月7日

到达时间：2001年10月24日

由NASA研制，在火星轨道执行探测任务，也是迄今为止在地外行星轨道正常运行时间最长的航天器，已接近18年；利用光谱仪、热成像仪探测火星水、冰资源，研究火星地质条件、辐射环境；是“机遇”、“好奇”火星车的通信中继星。该探测器以科幻大师克拉克影视作品《2001太空漫游》/《2001太空奥德赛》命名，最早发现了火星水资源，7年后的2008年“凤凰”探测器也确认发现水资源。

“奥德赛” 轨道探测器

（4）轨道探测器2：“火星快车”

发射时间：2003年6月2日

到达时间：2003年12月26日

由欧空局（ESA）研制，是ESA部署的首个行星际探测器，用于绘制3D版火星地图、地质分布图，探测火星大气、气候环境；包括轨道器、“小猎犬”2着陆器（不幸登陆失败），在火星大气层中发现了有固定来源的甲烷，这很可能是因为有微生物，为人类发现火星生命，指明了方向，鼓舞了士气。

“火星快车”轨道探测器

（5）轨道探测器3：“火星勘察轨道器”

发射时间：2005年8月12日

到达时间：2006年3月10日

由NASA研制，在火星轨道执行探测任务，最大成果就是利用雷达探测发现了火星北极地区冰盖下一处巨型冰体，大约是格陵兰岛冰块储量的1/3，这有助于人类未来长居火星；携带迄今为止最强大的光谱成像仪、照相机，每天监测火星天气和地表状况；是“洞察”“火星2020”高性能的中继星。

（6）轨道探测器4：“曼加里安”火星轨道探测器

发射时间：2013年11月5日

到达时间：2014年9月24日

由印度空间研究组织“ISRO”研制，在火星轨道执行探测任务，是印度发射的第一个行星际探测器，用于探测火星地表、大气、地质矿物等；任务成本仅7300万美元，是目前为止所有火星任务中成本最低的，是首次探测即成功的行星际探测任务，使印度成为亚洲第一个成功部署火星探测器的国家。

（7）轨道探测器5：“火星大气与挥发演化任务探测器 ”

发射时间：2013年11月18日

到达时间：2014年9月22日

由NASA研制，总成本高达6.7亿美元，研究火星大气散失的原因和过程，确定火星大气挥发、散失成因，揭示火星气候演化过程，以便了解火星大气、气候、液态水和宜居性的历史，为未来“火星地球化”带来更多的可能性和研究方向。

火星大气与挥发演化任务探测器MAVEN

（8）轨道探测器6：“探索火星生命微量气体轨道器 ”

发射时间：2016年3月14日

到达时间：2016年10月19日

由ESA和俄罗斯联合研制，是双方首次联合探火，轨道探测器部署成功，但着陆器“夏帕雷利”登陆失败；通过探测火星大气甲烷、其他微量气体，寻找火星生命存在迹象；是NASA火星车的中继星。其研究结果令人意外，2019年4月该任务科学团队宣布在火星大气层中没有发现任何甲烷。这一结果与之前探测结论完全不符，而该探测器要比好奇号、火星快车等探测甲烷的敏感度更高。这将进一步激发欧美多方力量投入更多资源，探测火星生命迹象。

未来，4大任务齐聚2020年

经过60年持续发射和探测，人类对这颗红色星球的拼图已经基本完成，但人类探索精神远远不满足于此。就在下一个火星登陆窗口期——2020年，已有4个任务待发射，将先后奔向火星。

（1）中国2020火星探测任务

发射时间窗口：2020年7月23日8月5日

抵达火星轨道时间：2021年2月11日24日

预计着陆器登陆时间：2021年4月23日

火星全球遥感轨道器与小型火星车，也被称为萤火二号火星任务，用于寻找火星生命迹象以及曾经存在的证据，评估火星环境条件。这是中国首次自主部署行星际探测器、火星轨道探测器和火星探测车，将一次性完成“绕、落、巡”3项工作，如果成功，将是世界上首次探索火星就一举完成软着陆的任务。这次任务之前，2011年中国“萤火”一号曾搭乘俄罗斯“天顶”运载火箭进行首次探索，但因火箭转轨失败导致任务中止。未来中国还将实施3次火星探测任务，计划2030年代实现火星样本返回。

任务部署：一是火星全球遥感轨道器，主要使命是在400km高度的火星轨道上探测整个行星空间环境、大气层、磁场、地表、地质矿物等状况。携带7种仪器设备，包括高分辨率相机、磁力仪、矿物质光谱仪、雷达扫描仪、通讯中继器等。二是小型火星车，主要使命火星表面实地探测，质量240kg，长宽高尺寸：2m×1.65m×0.8m。携带6款仪器：探地雷达（类似玉兔号的精良装备）、激光引导的击穿光谱仪（类似好奇号的高端装备）、磁场探测器、气象测量仪、多光谱相机、导航仪等，主要用来探测火星土壤、大气、地表环境、水冰分布、内部结构等。

（2）美国“火星2020”计划(Mars 2020)

发射时间：2020年7月17日

着陆时间：2021年2月18日

着陆地点：杰泽罗陨石坑

由NASA研制，是美国部署的第5个火星车，带有首架星际探测直升机。此次任务致力于用最尖端的探测技术找到火星生命的最直接证据。作为现役火星车“好奇”的后继者和升级版，Mars 2020进一步寻找火星生命迹象，探测火星地质、环境条件，存储火星样本，为未来样本返回任务做准备。在后续任务中，会完成火星样本返回，带回收集的数十种样本。

任务部署：①携带8组主要仪器设备，包括就地资源利用，制造火星氧气实验设备（MOXIE）、火星直升机侦察兵（MHS）、研究岩石成分的超级成像仪（SuperCam）等等；②准备保存数十种火星样本；③装备多达23个摄像头；④自带麦克风，驾驶和收集样本时录制同期声。

美国“火星2020”计划(Mars 2020)火星车

（3）欧俄火星探测计划（ExoMars）

发射时间：2020年7月

着陆时间：2021年一季度

着陆地点：欧克西亚平原

由ESA与俄罗斯航天局联合研制，是双方第2次合作探火；用于寻找过去和现在的火星生命迹象，确定火星水资源和地质状况，评估未来载人火星任务的可行性与危害性，为未来火星样本取回任务做准备。

任务部署：1.8t重的哥萨克舞着陆器，主要由俄罗斯建造，携带13种探测仪器；207kg的罗莎琳德•富兰克林火星车，携带钻探设备，样本提取设备和多种分析仪。

欧俄火星探测计划（ExoMars）

探索火星生命微量气体轨道器 TGO

（4）阿联酋“希望”火星任务

发射时间：2020年7月

到达时间：2021年1月

运载火箭：日本三菱重工研制的H-IIA火箭

“希望”火星任务是阿联酋首个行星际、火星探测任务，在火星轨道运行；用于全面探测火星大气，研究火星气候变化，低空天气变化，沙尘暴预报等，有望成为“第一颗真正的火星气象卫星”；阿日联合探火将是首次亚洲两国开展行星际探索任务，为太空探索第二梯队开启更多可能性。

任务部署：1.5t重火星轨道探测器，外形尺寸：2.37m×2.9m，携带高分辨率全彩数码相机、红外光谱仪、紫外光谱仪。

阿联酋“希望”火星轨道器

另外，2022年～2024年也是火星探测热度期。目前已公布的探测任务主要有2022年日本发射兆赫兹探险者、2024年印度发射“火星轨道飞行器”2、2024年日本发射探索火星卫星，以及美国SpaceX公司使用“星船+超重”火箭进行火星之旅——2022年首发货运飞船，2024年首发载人飞船等。

目前，火星是人类最想登陆的行星，各大国争相逐鹿的新目标，是太空探索的下一个制高点。探索火星的过程将提升人类文明，认清宇宙与生命的意义，同时还会产生一系列副产品与成果，使眼前的人类社会受益，其深远意义或将超过阿波罗登月。

原创：程亦之

作者：程亦之，宇航科普作家、“三体引力波”品牌号创始人，发表过千余篇科普作品，代表作品《时间大爆炸》《高维看三体》《Physics In 50 Milestone Moments》

转自：中国航天（查看原文）

火星探测的现在和未来 各国争相奋进登陆

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