荔枝新闻专稿

　　5月15日，天问一号成功着陆火星！实现我国首次地外行星着陆，是中国航天事业发展中的又一具有重大意义的里程碑！

　　火星离地球有多远？

　　在太阳引力场等作用下，火星与地球间距离呈周期性变化，最长时约4亿千米，最短时约5570万千米。

　　5570万千米有多远？若以最高运行时速350千米的“复兴号”高铁为例，列车需持续行驶超15.9万小时，即约6631天，相当于18年还多，才能跑完地球到火星的最短距离。

　　也就是说，如果一个刚出世的婴儿被抱上这列“地火高铁”，到“火星站”下车的时候，他/她已经是个成年人了。

　　还好，人类目前掌握的航天技术，已经可以让无人探测器以第二宇宙速度（11.2千米/秒）前往火星——即便如此也要花上好几个月。

　　何况探索火星的困难程度，远不是搭乘“复兴号”前往陌生的城市旅行可比。这不，在发射火星探测器前，我们要耐心等待每隔约26个月才出现一次的最佳窗口期。

　　2020年7月至8月就是一个窗口期，期间地球和火星的距离会缩短至1亿千米内，可以用较少的燃料将更大探测器送往火星。

　　这一年的7月23日，长征五号遥四运载火箭在文昌航天发射场升空，将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器送入预定轨道。

　　当2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器即将降落在火星表面时，其总飞行时间已经长达295天，飞行里程约4.75亿千米，相当于绕地球赤道11852圈。

　　火星探测之所以困难，其与地球的距离遥远是原因之一。与月球探测相比较，地月最近距离约为35.6万公里，而地火最近距离也达到5570万公里，约为地月距离的156倍。

　　若以最远距离作比较，地月最远时约为40.6万公里，而地火最远距离，甚至达到了4亿公里，约为地月距离的985倍。

　　尽管地球与火星的距离是如此遥远，人类依然不懈地寻找着奔向火星的方法。

　　火星：地球的“孪生兄弟”

　　火星与水星、地球、金星同为太阳系类地行星。范德堡大学天文学教授戴维·温特劳布在他的著作《火星生命——前往须知》中介绍，18世纪末期，天文学家们已经确信，“火星与地球是一对实实在在的孪生兄弟。”

　　火星确实存在不少“类地”之处：火星的自转周期为24小时37分22秒；与地球相似的自转倾角使它有四季变化；其表面光照不太弱，昼夜与地球相当。

　　但火星也有自己的特点：其直径约为地球的一半，体积和质量分别约为地球的15%和10.7%；火星的轨道偏心率约是地球的5.5倍，使其各季节长度不一；火星上的大气主要成分是二氧化碳，表面大气密度只有地球空气密度的1.5%。

　　火星的地表平均温度是-55 °C。而在有“世界上最冷村庄”之称、地处北极圈内的俄罗斯维尔霍扬斯克，观测到的最低温度记录为-67.8℃。

　　这意味着，假设有一天人类真的能去火星生活，或许只有北极圈附近居民才能轻松适应那里的温度。

　　同时，火星表面平均重力加速度（3.72m/s^2）相当于地球（9.8m/s^2）的38%。因此，如果一个在地球50公斤重的人在火星称体重，他将发现磅秤上的数字会变为19公斤左右。

　　作为地球轨道外侧的第一颗行星，火星与太阳的距离比地球和太阳间的距离更远，公转周期（恒星年）达686.98个地球日。

　　火星命名：战神“马尔斯”

　　因表面广泛分布的氧化铁，火星在视觉上呈橙红色，在夜空中十分醒目。早在世界上第一台天文望远镜诞生前，人类就已发现了火星，对它进行了肉眼观测。

　　火星颜色如火，位置与亮度变动频繁、难以捉摸，我国古称其为“荧惑”。1247年刻制的“苏州石刻天文图碑”就记载了古人对火星等星宿的观察：“纬星”五行之精，木曰“岁星”，火曰“荧惑”，土曰“填星”，金曰“太白”，水曰“辰星”，并日月而言，谓之“七政”……如史志所载：荧惑入于匏瓜，一夕不见匏瓜在黄道北三十余度；或勾巳而行。

　　国外对火星的观察记录最早可追溯至公元前。许多国家从神话故事中寻找灵感，为火星起了各式各样的名字：

　　埃及称其为“地平线上的荷鲁斯（古埃及神话中法老的守护神）”；希腊、巴比伦、印度与罗马则均以战神之名为火星冠名——“阿瑞斯”(Ares)、“尼尔瓜”（Nirgal）、“蒙加拉”（Mangala）、“马尔斯”(Mars)，火星的英文名正是后者。此外，火星还曾被印加人称为“安夸库”，被苏美尔人称为 “西莫德”。

　　过去，火星在某些国家的文化中代表不祥之兆，如古代美索不达米亚早期占星家将火星的红色与战争、流血意象相联系，“荧惑守心”也被我国古人视为大凶星象。

　　但伴随着望远镜的发明与天文学家的进一步观测，人类对火星的认知有了飞跃，它对人类来说不再如曾经一般神秘莫测，遥不可及。

　　正如开普勒所言，“是火星让我们得以窥探天文学的奥秘。要不然，我们永远也无法知晓这些奥秘。”

　　人类火星探测简史

　　从20世纪60年代开始，人类便开始了对这颗神秘的星球的探测。到目前为止，全球共开展了47次探火尝试，其中美国与前苏联/俄罗斯尝试的次数最多。

　　国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言将人类火星探测史划分为三个阶段。

　　对火星的探测非常艰难。迄今为止，人类所有火星探测行动的成功率（部分成果计算在内）略高于五成。

　　随着人类技术的进步与经验的积累，火星探测的成功率不断提高，并且取得丰厚成果：人们在火星上先后发现降雨的痕迹，微生物的生命迹象……目前，火星探测已成为深空探测热点。

　　在几十年艰难求索的路上，人类也不断获得新突破：第一张火星表面的近距离图像、第一个成功在火星表面软着陆的探测器、第一部火星车……人类凭借着自己的智慧和毅力在这个行星上不断“打卡”。

　　在火星探测方面，中国虽然是后来者，但首次执行的火星任务难度却相当高——我国首次火星探测任务“天问一号”将一次执行“绕、落、巡”三项任务，即火星环绕、火星着陆、火星表面巡视。而其它国家的第一次火星任务，大多只有环绕或连绕带落，从未有过第一次就完成三项的。我国探火工程的“高起点”，也得益于此前“嫦娥探月”工程带来的成功经验和技术积累。

　　“天问一号”探测器的载荷包括三部分：

　　环绕器（也称轨道器），它可以环绕火星观测和与地球进行中继通信；

　　着陆器，用来登陆火星；以及巡游器，也就是火星车。

　　2020年7月23日“天问一号”成功发射。2021年2月10日，它顺利进入大椭圆环火轨道，实现了第一步“绕”的目标，环绕火星获得成功。2月15日，“天问一号”将轨道调整为经过火星两极的环火轨道。而就在2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星表面，第二步“落”的目标得以完成。

　　2020年7月13日的《自然·天文学》一篇文章介绍“天问一号”时提到：“如果成功，将标志着一次重大的技术突破。从科学上讲，‘天问一号’是对火星形态、地质学、矿物学、空间环境、土壤和水冰分布等进行研究的最全面的任务。”

　　过去还是未来？

　　人类在探测火星的几十年中，得到了许多重要发现。

　　2013年9月，美国伦斯勒理工学院和美国航天局等机构研究人员在《科学》杂志上报告，他们利用“好奇号”携带的样本分析后发现，火星表面土壤按重量算约2%是水分。

　　2018年7月，美国《科学》杂志25日发表的研究显示，火星南极冰盖表面下约1.5千米处存在一个约20千米宽的液态水湖。这一发现在国际上尚属首次，有望引发对火星是否存在生命的新探索。

　　不懈探索的原因，首先与火星自身条件有关，在太阳系八大行星中，排除离太阳过近和过远的行星，金星、地球、火星处于“宜居带”上。

　　其中，金星的大气极其浓密，平均温度极高，达到460摄氏度；而火星大气稀薄、平均温度波动范围大（上至30摄氏度，下至-100摄氏度以下），还发现过存在水的证据。

　　科学家们因而思考：火星上是否存在孕育生命的条件？这也带来了火星探测的第一个重大意义，即探索生命起源和演变，寻找地外生命。许多与宇宙及生命本源性的问题，或许也能在探火过程中得到解答。

　　火星探测的另一个重大意义在于探索人类新家园。

　　中国航天科技集团八院509所总体室主任陆希表示，“未来，人类肯定有望走向另一个星球。火星作为离我们最近的近邻，又是地球的姊妹星，必然成为首选目标。”

　　在他看来，人类移民火星首先需要一个漫长的改造过程，使火星的环境地球化。从工程技术上来说，人类进行火星移民可以三步走：

　　第一步，派遣机器人到火星上开展相关科学实验；

　　第二步，建立火星科考站，派遣科考队员，在局部封闭的环境里，进行人类生存环境的改造；

　　第三步，建设火星城市，开展人类移民。

　　宇航学之父，俄罗斯康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基曾说，“人类终将会长大，离开自己的摇篮。”火星究竟是地球的过去还是地球的未来，人类何时才能“离开摇篮”——人类对这颗红色星球的研究才刚刚翻过序章。

　　作者：苏子涵 黄雯 于帆

　　指导老师：白净 王晟

　　编辑：李慧

　　荔枝新闻&南京大学新闻传播学院 联合出品

　　参考资料

　　《火星科学概论》欧阳自远邹永廖主编

　　《入侵火星50年》公众号“星球研究所”

　　《火星生命——前往须知》[英]戴维•温特劳布著

　　《火星奇观：红色星球新揭秘》[英]贾尔斯•斯帕罗著

　　《火星及其环境》欧阳自远肖福根

　　[国家航天局]《认识一下火星》

　　[国家航天局探月与航天工程中心]《为什么我们要去火星?》

　　[科技日报]《火星还没去，这些假消息先火了》

　　[国家铁路局]《时速350公里复兴号中国标准动车组》

　　[澎湃新闻]《天问时刻｜为什么最近各国扎堆去火星？一文讲清火星发射窗口》

　　[国家航天局探月与航天工程中心]《世界航天与中国航天新看点系列之“竞逐火星”》

　　[中国新闻周刊]《“天问一号”发射升空，多国火星车为何近期集中发射？》

　　[南都周刊]《世界最冷城市创下人类高温记录，你的家乡现在有38℃了吗？》

　　[国家航天局]《天问一号探测器成功实施火星捕获中国首次火星探测任务环绕火星获得成功》

　　[国家航天局]世界航天与中国航天新看点系列之“竞逐火星”

　　[中国科技网]刚刚，毅力号着陆成功！天问一号何时着陆火星？

　　[中青网]人类历史上火星探测任务大盘点

　　[中国日报网]“好奇”号火星车发现火星土壤含有丰富水分

　　[新华网]人类为何对探测火星兴致盎然？中国处于什么水平？

　　[新华网]火星探测到底难在哪儿？

　　[新华网]人类为什么要探测火星