“旅居者號”火星車

“好奇號”火星車在自拍

“毅力號”火星車效果圖

“天問一號”火星車

當我們(men) 還在仰望星空，以為(wei) 火星遙不可及的時候，火星探測已經走過了50多年的曆史。在40多次火星探測任務中，既有環繞火星的軌道器進行遙感探測，也有登陸火星表麵的著陸器進行定點探測，還有4輛小車在火星表麵巡視勘察。在各種類型的火星探測任務中，以火星車登陸火星毫無疑問是其中難度最大的，代表了當今火星探測的最高水準。

2020年，中國加入“探火”隊伍，發射“天問一號”火星探測器，這其中就有一輛中國人自主研製的火星車，計劃於(yu) 2021年初登陸火星。

探路先鋒

2015年上映的科幻大片《火星救援》中，救了主角了馬克一命的火星車並非憑空捏造出來的，而是1996年發射升空，1997年7月4日登陸的火星車“旅居者號”。

“旅居者號”是火星探路者號（Mars Pathfinder）計劃的一部分。這是一輛小型火星車，僅(jin) 10.6千克。展開後的火星車長65厘米，寬48厘米，高30厘米。因為(wei) 個(ge) 子太矮，它拍攝的照片總是仰視視角，火星上的石塊看起來都很奇怪，特別高大。

“旅居者號”的設計壽命隻有一星期。它的上甲板鋪設了一層太陽能電池，所有的能量就來源於(yu) 此，也無法將信號直接發送給地球，隻能通過著陸器轉發才能與(yu) 地球通信。“旅居者號”走得很慢，最快時也隻有1厘米/秒。由於(yu) 重量限製，“旅居者號”的探測設備也很簡單，隻在火星車後部安裝了1個(ge) 簡易的彩色攝像頭和1台能譜儀(yi) 。

作為(wei) 第1代火星車，“旅居者號”雖然個(ge) 子小，功能簡單，走得也不遠，但它卻為(wei) 此後更複雜、功能更強大的火星車，擔當起了“探路先鋒”的重任。

火星馬拉鬆

“勇氣號”和“機遇號”是一對“雙胞胎”火星車，不僅(jin) 外形長得一模一樣，連攜帶的探測設備也完全相同，分別於(yu) 2003年6月10日和7月7日前後腳發射，2004年1月4日和1月25日先後登陸火星。

作為(wei) 第2代火星車，勇氣號和機遇號各重170千克，是索傑娜的16倍。而且，它們(men) 的個(ge) 子也要高得多，桅杆上的單色導航相機的視場更寬廣，拍到的照片讓地球上的工作人員看起來就像身臨(lin) 其境，可以更方便地操控火星車。

車身重了，可以攜帶的儀(yi) 器設備也就多了。作為(wei) 機器人“地質學家”，勇氣號和機遇號的主要目的，是分析岩石的物理特性、化學成分和礦物組成。

令人驚喜的是，作為(wei) 一款低成本航天器，勇氣號和機遇號當初的設計壽命隻有短短3個(ge) 月。但是，它們(men) 的表現遠遠超過了人們(men) 的預期。勇氣號運行至2010年，工作了6年多，跑了7.7千米。機遇號一直運行至2018年，工作了整整15年，是設計壽命的近60倍。而且，機遇號還是宇宙“馬拉鬆”比賽的冠軍(jun) ，它總計跑了45.16千米，超過一個(ge) 全程馬拉鬆的長度。

科學實驗室

好奇號是第三代火星車，更重、更大，功能也更強大。它的外形大小與(yu) 一輛私人轎車差不多，重約900千克，相當於(yu) 勇氣號或機遇號的5倍。

好奇號沒有太陽能電池板，是第一輛沒有“翅膀”的火星車，它采用同位素溫差發電機，通過放射性元素的衰變進行發電。由於(yu) 不再受到太陽光的約束，登陸點的選擇範圍更寬，隻要在南北緯60°以內(nei) ，海拔1千米以上的區域都可以選擇。

好奇號的設計壽命為(wei) 2年，但自2012年8月登陸至今，始終狀態良好，是唯一仍在正常運行的火星車。雖然好奇號走得很慢，最快的時候也不到1厘米/秒。但經過長途跋涉，目前已經行駛了22千米。

好奇號火星車上配備了9台科學儀(yi) 器和1個(ge) 火星環境探測包，光是相機就有3台。它的機械臂功能強大，能抓、能鏟、能鑽探，還能研磨、篩選，把研磨後的樣品轉移到測試盒，添加化學試劑，進行加熱，測量光譜數據，得到顯微圖像。因此，地球上普通岩礦實驗室能完成的常規分析任務，好奇號都能獨立完成，就像把一個(ge) 功能完整的實驗室，搬到了火星上。

中國來了

2020年的夏天，是每隔26個(ge) 月一次的火星發射窗口，將有多個(ge) 探測器奔赴火星。

美國人自然不會(hui) 錯過，他們(men) 計劃啟用另一台空中吊車，攜帶另一輛火星車登陸火星。與(yu) 之前主要用來找水的火星車不同的是，這輛火星車的探測重點，是尋找那些與(yu) 生命有關(guan) 的標誌物，回答火星上究竟是否有過生命。這輛火星車被命名為(wei) “毅力號”（Perseverance）。

“天問一號”是中國繼探月工程之後，首次開啟行星探測的大幕，踏出自主探測火星的第一步。中國是火星探測的後來者，但後來不代表落後。

經過半年多的飛行，天問一號計劃於(yu) 2021年初抵達火星，然後擇機釋放著巡組合體(ti) ，進入火星大氣層，實現登陸火星。“天問一號”的巡視器（火星車）將在探測器到達約2-3個(ge) 月後，在火星表麵進行軟著陸，候選著陸點為(wei) 烏(wu) 托邦平原（Utopia Planitia）。

“天問一號”火星車搭載了地形地貌的導航相機，還有探測火星土壤結構和水兵的探地雷達和火星表麵成分分析測試儀(yi) 和多光譜相機，以及火星表麵磁場探測的探測儀(yi) 和火星氣象測量儀(yi) ，可探測著陸區的流水地貌、火山地貌、風蝕地貌、撞擊坑地貌，分析表麵物質的成分，並測量氣象參數，探測地下結構。如果一切順利，明年2月份我國的火星車將可以預報火星天氣。

火星上這輛源自中國的小車，承載了中國人對紅色星球的夢想，它將讓中國人從(cong) 火星探測看台上的觀眾(zhong) ，成為(wei) 航天競技場上的一位選手。

（作者係中國科學院國家天文台研究員，微博@火星叔叔鄭永春）


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