2020，火星探测关键年 不出意外，2020年将成为人类火星探测史上的重要节点——中美的两台火星漫游车启程。如果错过这个时刻，下一次发射就要和欧洲一样，等到2022年了。这是为什么呢？ 如前文所述，地球和火星都是绕着太阳公转，轨道半径也一样，因此绝大多数时候，地球和火星的距离都相当远。距离最近的时候，地球，火星和太阳成一条直线，此时，发射探测器前往火星，理论上飞行时间肯定是最短的。 要想用最短的时间从地球抵达火星，就必须选择在火星即将碰上太阳和地球连线的延长线时的这个窗口。探测器在经过了五个月飞行以后，火星正好抵达这条延长线和自身轨道的交点，如果探测器在这个时候也正好抵达，就会被火星的引力场所捕获，这样就完成了第一步。 打个比方，这就好比快递小哥要准时在收件人到家的同时，把包裹送到，否则就要等他第二天下班才能相遇。要想准时准点送达包裹，快递小哥必须精确地计算自己到小区门口的车程，还要精确地知道收件人到小区门口的车程，让两个人正好能够进入互相喊话可以听到的距离，这次投送才能够取得成功。 对大型航天计划来说，拖延两年不仅仅会耽误科学研究，也会带来巨大的经济损失。 首先，火星车制造出来以后，如果两年之内不能发射，就必须为它设置一个温湿度、洁净度要求严格的保存环境，耗资巨大。火星车上的元器件寿命是有限的，如果要耽误两年才发射，有些元器件就必须更换，损失巨大。而且，火星探测需要一个高学历、高薪水团队，这些人把大量时间精力放在白白等待上，损失更大。因此，只要有一丝希望，火星探测的时间窗口是不能错过的。 准确捕获这样的发射窗口，对中国航天来说，是一项巨大挑战，而如何把漫游车从火星轨道降落到火星表面，则是另一个挑战。 中国航天在这方面具备两种先导的经验，首先是卫星和飞船从地球轨道上重返大气层，其次是嫦娥三号和嫦娥四号在月面上的自主降落，理论上，把这两样技术结合在一起，就可以实现火星的安全着陆了。 问题没有这么简单，因为火星引力要比月球大的多。 如果直接沿用嫦娥三号或嫦娥四号的着陆系统，发动机推力就不够大，无法抵消火星上比较大的重力加速度，导致着陆器降落得太快，最后坠毁在火星表面上。 如果沿用神舟飞船的返回方式，由于火星大气稀薄，无法提供像地球大气层那样足够的阻力，只靠降落伞，也会因为加速太快坠毁。这方面，欧洲已经交了两次学费。 美国人采用过两种着陆方式：气囊着陆和天车着陆。 第一种方式和汽车安全气囊的原理一样，当着陆器接近火星表面，就把裹在外面的好多个气囊同时充气，把整个着陆器包裹起来，在火星表面一边蹦跳一边放气，最后停顿下来，打开气囊内部的硬质背板，放漫游车出来。第二种方式也就是用一个反推火箭组成的平台吊着好奇号漫游车，慢慢降落到火星表面，这种方式对降落过程中的姿态控制和速度控制有极为严格的要求。 为什么要自主探测火星 有人会问，美国宇航局公开了美国研发的三台火星漫游车获取的数据，为什么中国还要自己去发射一台漫游车，为什么要迎难而上？ 实际上，几乎没有哪个西方航天强国会把自己获取到的太空探索数据真正公开的展示给全世界研究者。如果我们到美国航宇局的网站上去寻找三台火星漫游车的探索成果，只能拿到一些零星数据，想要完整数据包是没有入口的。 美国航宇局虽然有公布一些炫酷的照片，但真正能够用来研究的数据，外界是很难拿到的，必须通过某种机制的科研合作才能够拿到，最典型的是等价交换。也就是用自己的独特数据和独特能力来交换。这与商业环境中，头部企业之间共享数据的机制是一样的，底层企业就算花钱买，也未必能得到自己想要的东西。 长远来看，按照“钢铁侠”马斯克的说法，人类终将要成为一个多星球种族。 也就是说，人类迟早是要向太空移民的，那么在地球周围的这些天体当中，火星可能是眼下最合适的目的地。 这颗红色的星球上虽然没有氧气，没有湖泊、海洋也没有生命。但是它的气温条件还算不错，赤道附近的温度可以供人类正常生存。至于水和氧气，则可以用人工方法来制造。与此同时，火星上丰富的岩石、土壤和矿产，完全可以成为人类建设火星城市的基本材料。 如果人类能够持续生存和发展下去，离开地球，移民到广阔宇宙中，寻找下一个类似于地球的栖息地，或将成为历史的必然，而火星有可能就是这种远航的第一站。因此，无论有多大的困难，包括中国在内的全人类，都是一定要登上并且开发这颗红色星球的。（作者：魏半城） | 
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