探测器登陆火星，到底有多难？至今为止人类只成功了18次

zorapoon

中国行星探测任务“天问一号“成功发射升空，将历经7个月的航行，抵达火星。这将是中国迈出行星探测的重要一步。

火星，这是一颗距离地球最近在1亿公里以内，最远达4亿公里的暗红色星球，古代西方以古罗马神话中的战神马尔斯（Mars）为其命名，古代中国人则称之为“荧惑”。它是离地球最近的行星，我们一直对这个神秘的红色星球充满兴趣，我们猜想过火星上是否存在生命，甚至计划过火星移民。在过去，全球发射过45个航天器，想要研究火星表面、地质和气候，包括轨道卫星、登陆器和漫游车，但只有18个成功，大约有三分之二的任务在完成前，或刚要开始时，就因为坠毁，或者失去联系而失败。

1964年发射的水手4号，成为人类第一个飞掠火星并传回火星照片的探测器，它在距离火星1万公里的地方拍摄到21幅照片，这些传回来的照片，充满了陨石坑，完全就像一个死寂的世界，粉碎了人们对火星文明的幻想，认为火星只是像月球一样是个布满陨石坑的死星球。但随着后面航天器的探索，火星的独特性、液态水，和可能存在过的生命，又重新引起了人们的兴趣。

为什么成功实现火星登陆如此困难？我们怎么将一个昂贵的、几吨重的金属块，运送数亿公里，又让它轻轻地停在另一个星球的表面上？

在火星之前，我们人类登陆过的唯一一个星球就是月球。航天器一发射，我们首先要解决的问题就是，地球的大气层。穿越大气层会产生极大的摩擦，进而使得航天器升温，但是现在已经可以通过隔热罩解决这个问题了。而且，厚厚的大气层可以让降落工作减少不少困难。但月球没有大气层，虽然没有了热量问题，但同时也意味着降落伞不能工作，我们必须使用复古火箭着陆，在航天器下方发射小火箭，来降低航天器的下降速度。

月球没有大气层，但火星有。而且进入火星大气层的太空探测器的温度可能会超过2000℃，这个温度可以融化铁，甚至是其他的一些金属。因此，送去火星的航天器需要严格的保护，以防被高温熔化。科学家们给航天器都安装了一种叫做“气壳”的特殊太空舱，它的外层充满了烧蚀材料，它能与火星大气发生反应，带走热量，一旦与火星大气接触，烧蚀就会变得很热，发出红色的光，但是在太空舱内，温度要比平常的室温还要低一点。

火星的大气比地球薄100倍，这意味着航天器着陆需要用到的降落伞效能降低，而且要低上10倍，假如你可以在火星上跳伞，使用和地球上跳伞相同的设备，在地球上，跳伞者的溜槽会使他们逐渐减速，最后安全降落。但在火星上，即使有降落伞，你仍然会以比地球上快10倍的速度飞速下降，或者我们可以把降落伞变大一点来放慢速度？

NASA就是这样做的。我们来看2012年成功着陆在火星赤道一带的盖尔撞击坑中的好奇号火星车，它是当时人类最昂贵、最先进、也是最重的火星车。在好奇号漫游车上，他们使用了超音速降落伞，但即使这样，也无法完全降低好奇心号的速度，好奇号的重量比一个普通人要重上约13倍，这意味着以相同的速度减速，它需要更大的降落伞，但好奇号的降落伞最大直径是45米，因此科学家们在好奇号上设计了一种名叫“空中吊车”的解决方案，利用安装在好奇号上的超音速反冲火箭，在好奇号下降到一定高度时，对着前进方向点火反推，以此来降低下降速度，保证探测器的安全。自此，反冲火箭、超音速降落伞和空中吊车成为火星着陆三大法宝。

有了众多探测器传回的数据，如今，我们对火星的认识早已不像从前那样，只能纸上谈兵，从火星的运动、地形地貌、火星环境，从火星的历史、演化、到现在的状态，在过去的六十年里，人类对火星的了解，早已超越数千年来人类对火星认识的全部。

当然，我们对火星的探索并没有结束，新的火星赛季再次开启，中国的天问一号、美国的毅力号和机智号、阿联酋的希望号都指向火星。

火星曾经有过生命吗？火星现在还存在生命吗？这是之前很多探测器登陆火星希望得到的答案，新的火星赛季，又提出了众多问题：人类何时能采集到火星的样品并送回地面研究？我们何时能在火星建立火星基地？

这些问题，期待有一天能够等来答案。

这里是宇宙天文馆，关注我，我们下期再见。

zpshao

现在科学家有没有开展星际航行飞船的星际太阳引力利用太阳的星际引力来驱动星际航行呢？