欧俄联手火星探测上路中国计划2021年登陆火星

我国将来发射的火星进入器、探测器的大小和结构，与此前登陆月球的嫦娥三号和玉兔号月球车有类似之处。

火箭发射

人类又要踏上探索火星的征程了。北京时间3月14日17点31分，欧洲航天局与俄罗斯航天署合作的”火星太空生物“计划正式启动，轨道飞行器“微量气体探测器”在位于哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。

这次火星探测是俄航天机构和欧洲航天局历史上首次联手探索火星。参与俄欧“火星太空生物”项目的俄罗斯科学家菲尔索娃说，这个探测项目分为两阶段进行，除发射上述轨道器以外，俄欧专家还将把携带火星车的登陆器送往火星，进行着陆的科学考察。

“中国准备在2020年发射火星探测器，次年登陆火星。”3月4日，全国政协委员、航天专家叶培建透露。这意味着6年后来我们才有可能踏上火星探测的行程。

寻找火星生命存在的证据

欧洲空间局最近一些年的探测火星计划波折重重，并且屡次推迟了发射的时间。他们这个本世纪初就开始启动的计划拖了10多年后来终于上路了！

根据最初的安排，欧洲空间局开展的ExoMars火星联合探测计划和美国宇航局合作，原计划两个空间机构联合发射一个环火星轨道探测器和一辆火星车，其中前者为火星微量气体探测任务。但是后来由于后者预算受限， “被迫”在2012年退出了与欧洲空间局的这个合作项目。

2013年初，俄罗斯航天局开始接替美国，成为欧空局的合作者。其主要目标包括向火星发射3颗探测器。该项目的基本设想是寻找生命的线索，并验证未来可被用于火星探测的最新技术。

本次，俄罗斯使用一枚“质子”运载火箭将两个火星探测器发射升空，总质量为3.7吨，它们分别是“痕量气体轨道探测器”(TGO)以及“斯恰帕拉利EDM模块”，这里的EDM模块全称是指“大气层进入、下降与着陆验证模块”，这是一台着陆器，总质量达到600千克，其中斯恰帕拉利是意大利天文学家的名字，最早的火星地图部分由他绘制。这辆装配有先进电子设备、火箭推进器、制导雷达和欧洲生产的超音速降落伞的着陆器有望成为首个在火星上成功运行的欧洲平台。该登陆器将验证俄欧航天界在火星实施软着陆的技术能力，并将测量火星表面的大气颗粒、风速和气温。

欧俄联手火星探测上路中国计划2021年登陆火星

欧洲火星快车发现的甲烷迹象

根据设计，TGO轨道探测器将对火星大气层开展研究，用项目科学家豪尔赫•瓦戈的话来说，这个探测器相当于太空中的一个巨大“鼻子”，可用来嗅出火星上的甲烷。TGO的光谱仪还能够检测出甲烷以外的关键化学物质和气体，以确定火星甲烷是否由生命体产生。如果发现甲烷与其他复杂烃类气体同时存在，列如丙烷或乙烷，这将是表明其与生物过程相关的一个强有力证据；如果找到甲烷的同时还发现二氧化硫（在地球上，其是一种与地球上火山活动密切相关的化学产物），则可以肯定甲烷来自地底，是在地质活动中逸出的。

甲烷我们并不陌生，其在地球上分布很广，是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

科学家们认为，甲烷是创造适合生命存在的条件中，扮演重大角色的有机分子。这也就是火星上的甲烷受到科学家们高度关注的重大缘由。

研究发现，火星大气中存在含量为十亿分之一级的微量甲烷，并且呈现季节性变化的特征。2003年，美国宇航局戈达德太空中心的团队首次在火星大气中发现甲烷，随后2004年欧空局火星快车号与夏威夷加法夏望远镜地面观测结果都支持火星甲烷的存在。2003年与2006年的两次观测显示火星甲烷丰度存在较大差异，聚焦在局部地区出现，这暗示甲烷分布不是全球性的，并且在它充分分布均匀前就已被破坏，不过这也表明甲烷有不断补充的来源。

甲烷的存在十分吸引人，由于这是不稳定的气体，要存在必有某种来源。在地球上，大气中的甲烷绝大多由生物制造产生。而火星大气中存在甲烷，为火星表面目前可能存在生物活动提供了强有力支持。

但是甲烷可以由火山活动释放，或是其他无机来源产生。不过今天的火星明显缺乏火山活动，产生甲烷的可能性较低。2005年研究发现橄榄石与水、二氧化碳在高温高压下产生蛇纹岩后可产生甲烷，并且在火星地表下几公里深即可满足反应条件，这增加了火星甲烷无机来源的可能。

此外，欧空局发现火星甲烷和水汽分布相当一致。在上层大气中这两种气体分布均匀，但在地表却聚焦在三处：阿拉伯地、埃律西昂平原和阿卡迪亚平原。美国西南研究学院的行星科学家认为甲烷与水汽分布的一致性，增加了生物来源的可能，不过生命如何在火星如此不友善的环境下生存依旧未知。

这次欧俄联合探测火星，会给我们带来新的惊喜吗？

在本次欧俄火星探测中，俄罗斯主要充当着“交通员”的角色，相应的研究则主要由欧洲空间局开展。当然，俄罗斯方面也会做一些火星的研究工作。列如欧空局将会与俄罗斯同行联手，希望绘制出一份火星甲烷地图。

TGO拥有一套高灵敏度光谱仪，即使甲烷水平低至万亿分之几，也能检测出来。方法有两种：一是在黎明和黄昏时观测火星，这时阳光直射探测器，科学家可以获得距离火星地表不同高度的甲烷含量的详细信息；二是向下“看”向火星地表，由此绘制出火星的甲烷热点地图。

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ExoMars

而本次的火星着陆器将测试未来用于第三枚探测器即ExoMars火星车着陆火星将要用到的一些关键技术，后者预计将在2018年或者2020年发射升空。这辆火星车的桅杆式“脖子”上装有矿物分析仪，车体前部有下挖采样分析装置，其机械手上的中子探测器将在行进中考察火星表面下两米内与水冰含量相关的反射中子，从而协助专家据此绘制考察沿途的水冰分布图，研究火星水资源状。预计整个探测考察活动将持续到2019年。据了解，寻找火星生命在过去或目前在火星上的生物标记，研究火星环境以研判未来载人火星任务的危险性等都是它的重大使命。只是目前登陆地点还在考察之中。

欧俄联手火星探测上路中国计划2021年登陆火星

发射升空后，整流罩抛离，“ExoMars”探测器开始脱离火箭独立工作

根据欧空局对外发布的消息，如果发射工作一切顺利，那么轨道器和着陆器预计经过4.96亿公里的漫长飞行后，将在今年10月中旬抵达火星附近。TGO会在抵达火星的前三天即10月16日，释放一个验证火星着陆技术的着陆器。预计在10月19日，火星着陆器被火星捕获，而后开始实施着陆。当着陆器进入火星大气层时，它将受到超音速降落伞的影响而减速，它的制动推进器随后将继续引导其下降。

中国科学院国家天文台副研究员郑永春说，“当着陆器距离火星表面约1400米高度，下降速度约80米/秒时，着陆器开始点火反推。着陆器在9台400牛顿单组元反推发动机的作用下逐渐减速，最终在距离火星表面1.5米高处，着陆器的垂直速度和水平速度减至0，反推发动机关机，着陆器自由落体，着陆到火星表面。”

并且着陆时，环绕登陆车的碳纤维外壳将起到缓冲作用。随后，着陆器将打开气象站向地球传递数据，直到电池耗尽，预计工作时间可达5天，不过也有可能多工作几天的时间。

俄依旧保持着火星探测的雄心

俄罗斯质子号运载火箭

火星一直是俄罗斯太空探测的一个伤心地。前苏联就曾经对火星探测抱有很大热烈，他们曾经雄心勃勃，希望在火星探测上超过美国占据领先地位，但是探测却接二连三遭遇失败。

从1960年开始，前苏联先后发射了4个火星探测器，均告失败。1962年11月1日，前苏联又发射了“火星1号”火星探测器。“火星1号”重863.5千克，探测器直径1.1米，高3.3米，装有2块太阳能电池板和折叠式抛物面天线。探测器上装有拍摄火星表面照片并把照片传回地面的装置，还装有考察火星上有机物、磁场、辐射带等的观测仪器。它升空4个月后，在距地球1亿多千米处与地面的通信中断，没有完成飞近火星考察的任务。

在后来的几次发射获得必定的成功后，1973年，一组4个火星探测器又发射升空。1973年7月21日升空的“火星4号”，于1974年2月10日飞到距火星2200千米处，由于制动系统故障，未能进入火星轨道。7月26日上天的“火星5号”，于1974年2月12日进入火星轨道，向地面发回火星表面照片，但很快停止工作。8月5日“火星6号”出发，到1974年3月12日在火星表面着陆，但着陆1秒钟后与地面通信中断。8月9日“火星7号”启程，于1974年3月9日从距火星1300千米处掠过，降落装置发生故障，去向不明。由于火星探测连连受挫，前苏联暂时中断了这项计划。

1988年7月7日和1988年7月12日，前苏联又相继发射“火卫一”（福波斯）1号和2号探测器，揭开探测火星新计划的起点。这两个探测器各重4吨，装有各种科学仪器、太阳能电池板、天线、姿控发动机、电视摄像机等。这两个探测器后来也都失灵或失踪了。

为接替这两个探测器，前苏联又制定了“火星94”计划，但这项计划多次推迟，探测器也改名为“火星96”。它长9.1米，直径3米，重达7500千克，装有30台各种仪器。1996年11月16日，俄罗斯用“质子号”运载火箭发射“火星96”探测器，结果因运载火箭故障而遭到失败。

据统计，在前苏联（含俄罗斯）已经发射的17颗火星探测器中，只有3颗算得上基本成功，其中有1颗还只能算部分成功，由于其尽管实现成功着陆，却没有取得有意义的成果，整体成功率不足18%。

航天专家庞之浩说，俄罗斯虽然没有放弃火星探测的梦想，但最近一些年由于经济不景气、航天人才流失等多方面因素的影响，航天事业的推进一直磕磕绊绊，由于准备不足，其自身的火星项目推进得也不顺利。

2011年11月9日晚，俄罗斯“天顶-2SB”运载火箭搭载着俄“福布斯-土壤”火星探测器升空，与其一道奔向火星的还有中国“萤火一号”探测器。不过，人们的欢呼声没有持续多久，就传来俄方探测器在太空点火失败，滞留近地轨道的消息。“福布斯-土壤”是俄罗斯自1996年的火星探测计划失败以来发射的首个深空探测器。同样，搭乘顺风车的“萤火一号”也是中国首个火星轨道探测器，其重大性不言而喻。由于俄方多次挽救措施目前均告失败，中国首次火星探测行动也被迫流产。此后中国自己探测火星被提到了优先思考的位置。

郑永春说，相比而言，美国迄今为止共发射17颗火星探测器，其中成功13颗，成功率高达76%。所以航天界有人评价，火星是苏联人的坟墓、美国人的天堂。

这次俄罗斯和欧洲空间局合作的命运会如何？目前只能拭目以待。相关分析认为，在有了前两次失败的教训后来，俄罗斯这次应该更为谨慎得多，何况欧洲空间局也不是吃素的。

需要注意的是，俄罗斯依旧保持着火星探测的雄心。据“今日俄罗斯”网站3月7日报道，在结束了为期340天的长时间太空任务后，俄罗斯宇航员米哈伊尔•科尔尼延科返回地球后立刻进行了一系列新的实验，以检测在几乎一年时间无地球引力影响下的身体机能。科学家表明，本实验将测试人类在长时间离开地球后的体能状况。为未来人类登陆火星做准备。俄罗斯联邦航天局宣布，这个代号Sozvezdie(在英语中是“星座”的意思)的试验将模拟登陆火星。如今，科尔尼延科已经成功完成了一系列在其他星球登陆的动作，他在模拟火星的环境下执行了各种不同的任务，甚至成功在低重力环境下模拟太空漫步。上述实验在科学家按照火星环境模拟的训练中心中进行，据悉，火星上的重力超过地球两倍。

科尔尼延科本人也对可能的火星任务表现得很积极。当被问及在火星上是否可以种植马铃薯时(当然，这个问题的灵感来自于好莱坞大片《火星救援》)，他认为，不仅仅是马铃薯，其他的蔬菜也可以在火星种植。但科尔尼延科将来是否会获得登陆火星的机会呢？目前还是个未知数。

欧俄联手火星探测上路中国计划2021年登陆火星

NASA宣布于去年12月搁置的InSight将于2018年再发射。InSight是NASA利用地震勘探、地质测量以及热传输技术对火星内部进行深层次探索的重大项目，旨在协助人类进一步理解火星岩石地表的形成缘由。

3月本来还有另外一部火星探测大片上演的，但是却被推迟了。2015年底，美国航空航天局（NASA）管理层决定，暂停原计划于2016年3月发射的洞察火星号（InSight）任务。作出这一决定的缘由在于，针对探测器科学载荷主要设备某一部件的漏气问题所作的修复尝试没能成功。他们什么时候会发射，NASA并没有宣布。据了解，火星今年发射的最佳窗口时间为2016年3月4日至3月30日，NASA显然已经来不及了，而下一次发射时间至少要到2018年。

不过，NASA在火星任务上依旧雄心勃勃，包括将人送上那颗红色行星。尽管决定推迟发射洞察号，但NASA的火星之路仍将按计划进行。并且，还有无人探测器为NASA的火星探测任务开路，包括正在设计制造的火星2020漫游车，仍在火星表面探索的机遇号和好奇号火星车，仍在轨道上绕着火星探测的火星奥德赛探测器和火星勘测轨道飞行器，以及最近协助科学家了解火星大气发生了什么的MAVEN探测器等等。在火星探测方面，美国有着绝对的实力，任何时候都不能忽视他们的实力。

中国火星探测器会如何登陆火星？

中国2018年的火星探测计划也被延迟了。按照早先的规划，中国计划赶在2018年发射火星探测器，全国政协委员、航天专家叶培建的最近在两会期间的说法表明我国火星探测计划有了新的改变。叶培建说，火星每过28个月才接近地球一次，因此火星探测器的发射窗口有限，从目前来看，2018年的发射窗口已经来不及，但2020年仍有希望。

中国原定发射火星探测器的时间被推迟，在中国科学院院士欧阳自远看来是十分正常的事情。“火星探测是一个十分慎重的事情，只有一切都准备充分了，我们才能去实施。”

他还强调，我国火星探测实施相关任务必定要从实际出发，不要搞一些不切合实际根本就无法实现的目标。在火星探测方面，这样的态度十分重大，由于它直接关系到中国未来火星探测的进程和成果。

按照中国空间技术研究院的设计，我国的火星探测器的轨道器和着陆器最开始将作为一个整体被发射到深空，在星箭分离后来，火星探测器将在火星探测工程技术人员的控制下相继展开太阳能帆板、开启定向天线并实施发动机点火开始奔赴火星。

和地球以及月球相比，由于火星在太阳系中位于地球的外侧距离太阳的距离更远，因此火星探测在奔赴火星和在火星轨道运行的过程中，其太阳能帆板能够吸收的太阳能要比地球及月球轨道附近小得多，因此火星探测器在设计的过程中，其太阳能帆板也要比地球卫星或者月球探测的太阳能帆板长得多。

中国空间技术研究院的3D演示图像显示，中国未来发射的火星探测器在进入地火转移轨道并经过大约10个月左右的星际飞行后来将会飞到临火星附近，这时地球控制人员将开始实施火星轨道捕获火星探测器的工作。从飞行时间而言，中国未来奔赴火星的旅途应该会比目前欧俄这次进行的多3个月左右的时间，对首次奔赴火星的中国而言，这到不是什么事儿。

庞之浩对记者表明，火星轨道捕获探测器的控制技术尤为重大，如果这一工作出现失误，探测器要么会与火星擦肩而过要么会直接撞上火星，从而导致整个火星探测工程的失败。因此，火星轨道捕获火星探测器的过程对于中国未来的火星探测而言是一个至关重大的关口。在今年10月左右，中国倒是可以好好研究一下欧俄火星探测器是如何被捕获的。

在火星探测器成功被火星轨道捕获后来，探测器将进入到环绕火星运行的大椭圆轨道。中国空间技术研究院技术人员告知记者，此后火星探测器的轨道器与着陆器将会择机分离，轨道器而后会运行在火星轨道上进行为期至少一年的运行，进行火星重点区域拍摄、火星环境监测等一系列的工作；而着陆器在点火与轨道器分离后来将会开始登陆火星。

与“嫦娥三号”月球着陆器明显不同的是，将来我国的首个火星着陆器会带着一串气囊，技术人员介绍，这主要是用于将来在火星着陆使用的。将来登陆火星时，降落伞和发动机反推的方式配合使用将会让在降落伞下方悬挂的火星着陆器以安全的速度接近火星表面。

临近火星表面时火星着陆器被降落伞抛离，随后着陆器外面的多个球形气囊打开，将火星着陆器完全包裹起来，接着以气囊弹跳的方式让着陆器安全着陆，只有气囊保护的着陆器在火星表面完全静止下来，它才会通过指令从气囊中安全走出来开始执行一段时间的火星表面探测的任务。

欧阳自远表明，火星距离地球的最近距离约为5500万公里，最远距离则超过4亿公里，而月球最多也就40万公里，火星相比月球而言离地球的距离要远得多，因此实施着陆控制的难度和风险显然要大得多。为了减小难度和风险，这几年我国科学家正在设计和试验多种着陆方法，并且我们还有好几年的准备时间，届时，措施肯定更为完善。而这次欧洲空间局和俄罗斯合作项目选择的着陆方式，也会为中国提供重大参考。

据叶培健透露，我国将来发射的火星进入器、探测器（这二者即火星着陆器）的大小和结构，与此前登陆月球的嫦娥三号和玉兔号月球车有类似之处。这意味着将来在火星上极有可能实施嫦娥三号在月球上一样的探测模式，既有进入器在着陆的地方利用多种神通广大的携带设备始终呆在固定的地方实施探测，也有火星车四处溜达进行各种探索，它们将会一起为我们寻找隐藏在火星上一些不为人知的秘密，这是不是很期待呢？