從 1961 年到 1972 年，美國(guó)通過阿波羅任務(wù)實(shí)現(xiàn)了六次登月，阿波羅任務(wù)也被譽(yù)為世界航天史上具有劃時(shí)代意義的項(xiàng)目。對(duì)于全體人類而言，成功登月也讓我們成為全新的 “跨星球”物種。
美國(guó)探索宇宙的野心并沒有因?yàn)檫@一成就而結(jié)束。接著，他們把目光瞄準(zhǔn)了火星，這顆距離地球數(shù)千萬公里的紅色星球。
圖 1：阿波羅任務(wù)宇航員登陸月球表面
為什么選擇火星？
探索火星實(shí)際上有多個(gè)原因。
一方面，火星是除了金星以外距離地球最近的行星，它可以說是太陽系中人類最容易到達(dá)的地方?，F(xiàn)已經(jīng)有超過 30 枚探測(cè)器到達(dá)過火星，它也成為除地球以外人類了解最多的行星。探索火星也讓我們有更多的機(jī)會(huì)了解生命的起源和進(jìn)化。
圖 2：探索火星有著諸多好處
從實(shí)用性的角度來看 , 火星在整個(gè)太陽系中是獨(dú)一無二的。它的地質(zhì)多樣且復(fù)雜，而且氣候的演變與地球具有相似性。火星赤道平面與公轉(zhuǎn)軌道平面的交角非常接近于地球，這使它也有類似于地球的四季交替。與此同時(shí)，火星的自轉(zhuǎn)周期為 24 小時(shí) 37 分，幾乎和地球上的一樣長(zhǎng)。所有這些都讓它充滿了巨大的吸引力，而且它有可能成為人類的 “第二故鄉(xiāng)”。
此外，科學(xué)家認(rèn)為，太陽系科學(xué)中的許多關(guān)鍵問題都可以通過探索火星得到答案。而且探索火星的努力也有助于激勵(lì)下一代探險(xiǎn)者，并極大地?cái)U(kuò)展人類對(duì)宇宙的認(rèn)知。
從戰(zhàn)略意義上來說，美國(guó)是想要通過探索火星，擴(kuò)大并牢牢占據(jù)太空探索的領(lǐng)導(dǎo)地位。目前，太空探索領(lǐng)域已經(jīng)并非美國(guó)一家獨(dú)大，包含中國(guó)在內(nèi)的各個(gè)國(guó)家已經(jīng)崛起并開始挑戰(zhàn)美國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)地位。
上世紀(jì)六十年代，美國(guó)開始探測(cè)火星
早在 1994 年，美國(guó)宇航局（NASA）就宣布啟動(dòng)火星探測(cè)計(jì)劃（MEP），也就是當(dāng)初的火星勘測(cè)者計(jì)劃。而且 NASA 將 MEP 實(shí)施的主要任務(wù)交給了噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）。
圖 3：NASA 的 MEP 項(xiàng)目
當(dāng)然，這并非美國(guó)首次對(duì)火星 “下手”。早在 1964 年，美國(guó)先后向火星發(fā)射了兩枚探測(cè)器：水手 3 號(hào)和水手 4 號(hào)。水手 3 號(hào)是美國(guó)發(fā)射的第一枚火星探測(cè)器，但卻以失敗告終。水手 4 號(hào)則成為有史以來第一枚成功到達(dá)火星并發(fā)回?cái)?shù)據(jù)的探測(cè)器。
1971 年，美國(guó)再次向火星發(fā)射了水手 8 號(hào)和水手 9 號(hào)。前者在發(fā)射升空過程中因火箭故障墜入了大西洋，后者則成為有史以來第一枚成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道的探測(cè)器。1975 年，NASA 的維京號(hào)項(xiàng)目成為首個(gè)將飛船安全降落在火星表面并發(fā)回表面照片的項(xiàng)目。
事實(shí)上，在上世紀(jì)六七十年底，并非只有美國(guó)在不斷嘗試著探索火星。當(dāng)時(shí)前蘇聯(lián)與美國(guó)的太空競(jìng)賽異常激烈，但遺憾的是，前蘇聯(lián)的火星 1 號(hào)一直到火星 7 號(hào)，要么失敗要么失蹤，都沒能取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
不斷升空的火星探測(cè)器和探測(cè)車
美國(guó)的火星探索進(jìn)程并非一帆風(fēng)順。
1992 年 9 月 25 日，遭遇了多次推遲的火星觀察者號(hào)探測(cè)器最終發(fā)射升空，踏上前往火星的旅程。但在 1993 年 8 月 21 日，當(dāng)它準(zhǔn)備點(diǎn)火進(jìn)入環(huán)繞火星軌道時(shí)與地球失聯(lián)。
1996 年 12 月 7 日，火星環(huán)球勘測(cè)者號(hào)探測(cè)器發(fā)射升空，這枚探測(cè)器持續(xù)工作了 10 年，最后在 2006 年 11 月 5 日失聯(lián)，它是美國(guó)最成功的火星探測(cè)任務(wù)之一。
圖 4：火星車拍攝的火星表面照片
1996 年火星拓荒者號(hào)發(fā)射升空，1997 年 7 月 4 日在火星表面著陸。它實(shí)現(xiàn)了歷史上第 3 次在火星表面軟著陸。它攜帶的索杰納號(hào)火星車，是人類送往火星的第一部火星車。火星全球探勘者號(hào)與拓荒者號(hào)同年升空，它拍攝的火星照片證明了液態(tài)水的存在。
2001 年的火星探測(cè)衛(wèi)星奧德賽號(hào)發(fā)射升空，它的主要任務(wù)是尋找水與火山活動(dòng)的跡象。
2002 年 11 月 4 日，美國(guó)航空航天局與樂高合作，舉行 “為火星車命名”的競(jìng)賽。最終勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)兩個(gè)名字脫穎而出。2003 年，美國(guó)宇航局將勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)兩輛火星車送往火星，對(duì)火星這顆行星進(jìn)行實(shí)地考察。
2007 年，耗資四億兩千萬美元的鳳凰號(hào)火星探測(cè)器發(fā)射升空。鳳凰號(hào)的目的是尋找火星北極土壤中可能存在的生命特征，對(duì)淺層地下的水冰進(jìn)行研究。但它在 2008 年與地球失聯(lián)。
隨后在 2009 年，NASA 與麻省理工學(xué)院合作的火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室啟程前往火星。它所配備的技術(shù)和設(shè)備足以讓在火星上工作的雙胞胎火星車勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)相形見絀。
圖 5：好奇號(hào)火星車
2011 年，美國(guó)當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的火星探測(cè)器好奇號(hào)發(fā)射升空，它的主要任務(wù)是探索火星是否有生命存在的跡象。由于好奇號(hào)重達(dá) 1 噸，工程師們大膽創(chuàng)新，并未采用勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)降落傘配合氣囊彈跳的降落方式，而是使用了一種類似 UFO 一般的噴氣式懸浮平臺(tái)。
NASA：2030 年代，人類將登陸火星
2004 年 1 月，美國(guó)當(dāng)時(shí)的總統(tǒng)布什提出了 “新太空計(jì)劃”:2020 年前重返月球并建立永久性基地，同時(shí)派宇航員登陸火星，但他并未公布具體的登陸日期。
2017 年，特朗 普簽署 “1 號(hào)太空政策指令”，宣布包括重返月球、登陸火星和深入探索太陽系在內(nèi)的宏大計(jì)劃。為此，美國(guó)重新組建了國(guó)家太空委員會(huì)，副總統(tǒng)彭斯出任主席。特朗 普也多次在推特上表示，NASA 應(yīng)直接開展載人探索火星行動(dòng)，并在未來幾個(gè)月公布相關(guān)計(jì)劃。
圖 6：特朗 普簽署 “1 號(hào)太空政策指令”。
同年，在印度南部城市海得拉巴舉行的第 58 屆國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)大會(huì)上，美國(guó)宇航局前局長(zhǎng)邁克爾 · 格里芬聲稱準(zhǔn)備在 2037 年把人類送上火星。但在美國(guó)航天局 2020 財(cái)年預(yù)算請(qǐng)求聽證會(huì)上，NASA 現(xiàn)任局長(zhǎng)吉姆 · 布里登斯廷確認(rèn)，美國(guó)計(jì)劃在 2033 年將宇航員送上火星，并在火星上生存 2 年。
美國(guó)的私人航天企業(yè)也沒閑著
對(duì)于探索火星，想爭(zhēng)第一的可并非只有美國(guó)宇航局。SpaceX、波音等各大航天企業(yè)也在私底下進(jìn)行著較量。波音公司負(fù)責(zé)人丹尼斯 · 米倫堡曾在接受采訪時(shí)非常明確地表示：“第一個(gè)踏上火星的人將乘坐波音飛機(jī)飛往那里?！?/p>
丹尼斯 · 米倫堡的聲明遭到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 SpaceX 的埃隆 · 馬斯克的諷刺。他聲稱，“波音將在火星登陸競(jìng)賽中擊敗 SpaceX”的評(píng)論聽起來就像是波音自己在說給自己聽，這是在自欺欺人。
當(dāng)然，對(duì)于埃隆 · 馬斯克而言，他的夢(mèng)想可不僅僅是把人類送上火星，他甚至還想改造火星大氣，把火星改造成為一顆適宜人類居住的星球。
圖 7：SpaceX 創(chuàng)始人埃隆 · 馬斯克
馬斯克最初是在一檔電視節(jié)目期間表示，想通過核彈對(duì)火星進(jìn)行加熱。而且他并沒有開玩笑，2019 年他還在推特上詳細(xì)公布了這一計(jì)劃。馬斯克還揚(yáng)言將建造 1000 艘星際飛船用于火星旅行。
雖然馬斯克對(duì)火星計(jì)劃充滿了期待和信心，但是他曾承認(rèn)自己可能無法親自實(shí)現(xiàn)火星計(jì)劃，原因是技術(shù)的發(fā)展有點(diǎn)差強(qiáng)人意。馬斯克曾多次呼吁加速技術(shù)研發(fā)，他甚至宣稱，如果技術(shù)成熟的話，他有七成概率會(huì)親自登陸火星。從目前來看，如果不是嘴上說說的話，馬斯克的夢(mèng)想很有可能實(shí)現(xiàn)。
可以肯定的是，當(dāng) NASA 以火星為目標(biāo)時(shí)，美國(guó)的各大私人航天企業(yè)并不會(huì)把目標(biāo)僅僅局限于月球，火星競(jìng)賽已成必然。
地球集訓(xùn)——體驗(yàn)難熬的長(zhǎng)途宇宙飛行
早在 2003 年，為了給載人火星飛行做初步考察準(zhǔn)備，美國(guó)宇航局、歐洲航天局和法國(guó)太空局的科學(xué)家們?cè)谀蠘O洲進(jìn)行多種 “人類適應(yīng)太空”實(shí)驗(yàn)。這是因?yàn)橥祷鹦切枰L(zhǎng)達(dá) 2 年的時(shí)間。長(zhǎng)時(shí)間的與世隔絕、孤獨(dú)和無助可能沖破宇航員的心理防線，導(dǎo)致他們精神錯(cuò)亂。
為此，美國(guó)宇航局專門打造了 HI-SEAS 火星模擬基地。因?yàn)閷＜覀冋J(rèn)為，如果想真正了解宇航員可能遭遇的心理挑戰(zhàn)，唯一的方式就是讓他們置身與火星類似的極端環(huán)境。經(jīng)歷過模擬測(cè)試的人員都深深體驗(yàn)到了宇航員的孤獨(dú)與寂寞。
圖 8：HI-SEAS 火星模擬基地內(nèi)景
充當(dāng)火星任務(wù)踏板的月球基地
在美國(guó)宇航局的計(jì)劃中，并未打算從地球直飛火星，而是以月球基地或者空間站為中繼站。當(dāng)然，這兩者都還在準(zhǔn)備當(dāng)中。美國(guó)人尚未完成重返月球的目標(biāo)，因此月球基地也只能是未來的一個(gè)夢(mèng)想。但以月球基地為中繼站的想法是深得人心的，因?yàn)樵虑驑O地存儲(chǔ)的水冰完全能夠制造未來的火箭燃料。
美國(guó)宇航局在 2017 年提出，計(jì)劃在月球軌道建立一個(gè)永久性基地，也就是深空網(wǎng)關(guān)。它將作為未來太空探索的訓(xùn)練場(chǎng)地和技術(shù)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，旨在為人類登陸火星或其它星球做準(zhǔn)備。這個(gè)基地就像一個(gè)機(jī)場(chǎng)，飛往月球表面或火星的飛船可以在此加油、更換零件或者補(bǔ)充補(bǔ)給。
圖 9：未來的月球基地
強(qiáng)大的運(yùn)載火箭是人類前往月球乃至火星的基礎(chǔ)
運(yùn)載火箭是人類擺脫地球引力前往火星的基礎(chǔ)，它也是整個(gè)人類航天最為重要的基礎(chǔ)，它的能力往往決定一個(gè)航天企業(yè)以及一個(gè)國(guó)家航天探索能力的上限。
2015 年，美國(guó)航空航天局傾力設(shè)計(jì)的太空發(fā)射系統(tǒng) SLS 通過了專家審議，意味著人類歷史上最龐大、最強(qiáng)大的火箭終于邁出了關(guān)鍵的一步。
SLS 系統(tǒng)是美國(guó)航天飛機(jī)衍生出來的重型運(yùn)載火箭。它是美國(guó)宇航局的 “深空探測(cè)計(jì)劃”的一部分，未來將肩負(fù)載人火星和載人月球任務(wù)。SLS 火箭類似于戰(zhàn)神 IV 火箭，但其總推力比將超過此前最大的土星五號(hào)，它也將成為美國(guó)最強(qiáng)大的運(yùn)載火箭。
圖 10：SLS 發(fā)射系統(tǒng)將肩負(fù)火星和載人登月任務(wù)
美國(guó)開啟新的火星探測(cè)任務(wù)
2017 年，美國(guó)宇航局公布全新一代火星車 “火星 2020”，也就是現(xiàn)在的毅力號(hào)火星探測(cè)車。不久的將來，這臺(tái)擁有 23 只 “眼睛”的火星車，將執(zhí)行火星的全景觀測(cè)任務(wù)。這 23 個(gè)相機(jī)中，包括 7 個(gè)科學(xué)相機(jī)以及 7 個(gè)降落著陸用的輔助相機(jī)，以及 9 個(gè)工程相機(jī)，它們能夠幫助火星車避免火星上的障礙物。
圖 11：毅力號(hào)火星探測(cè)車
無論是哪個(gè)國(guó)家最終成功登陸火星，都意味著我們?nèi)祟愒谟钪婊顒?dòng)范圍的增加，也意味著我們將揭開宇宙越來越多的面紗。
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