火星探测简史 | 先发未能制人，苏联探火为何成果寥寥

从1960年到2020年间，全球共实施了47次火星探测任务，其中美国22次，苏联/俄罗斯19次，欧洲2次，日本1次，印度1次，中国1次，阿联酋1次。

尤其是，近20年国际火星探测进入新的高潮阶段，更多的国家参与到了火星探测队伍中来。因此，我们以火星探测历史为线索，推出“火星探测简史”系列文章，让大家更好的认识和了解火星。

本文介绍的是苏联在20世纪60-70年代火星探测的历史。

长期以来人们一直认为火星上可能存在生命。1877年，意大利天文学家斯基帕雷利甚至宣称发现了火星上的“人工运河”，把存在“火星人”的说法推向了高潮。直到20世纪，仍有人相信火星上存在生命。在今天，科学家已基本否定火星存在高级生物，但大量专家认为火星上可能有某种低级生命存在。正因为这一点，火星成了人们最感兴趣的一颗行星，也是NASA深空探测花费努力最多的天体。深空探测与月球探测、载人航天在20世纪50-60年代都是苏美太空竞赛的重要项目。　　

当时，地外生命学家也将注意力投向更远的地方——金星和火星，对火星的探测几乎和金星同步进行。

在太阳系八大行星中，金星和火星距地球较近，比较容易探测；不仅如此，它们还都位于太阳系的宜居带中，可以说是最有可能存在液态水的两颗行星。

相较于金星上浓厚的硫酸云、92倍的大气压、约450℃的高温以及比一年还要长的一天，火星似乎更具“亲和力”，它拥有与地球相近的自转周期和自转轴倾角、约-40℃的表面平均温度和稀薄的大气层，被人们称为“地球姊妹星”。

如果让科学家们在太阳系中选择最有可能存在地外生命的行星，火星肯定得票数最高。

由于地球和火星运行轨道、火星年的差异，火星距离地球的距离是变化的。

一个地球年是365天，而一个火星年是687天；火星轨道是偏心率为0.09的椭圆，地球轨道则接近正圆。

地球和火星之间的距离在时刻复杂变化，最远在太阳两侧面面相对时可远至4亿千米，最近时也会超过5000万千米。

显然，发射火星探测器最经济有效的想办法是选在火星靠近地球时。这就是发射“窗口”，一般每隔780天即26个月才能和火星最接近，这个时间又叫做会合周期，也称火星“冲”或“大冲”。

火箭的发射条件会由于总装调试进程、火箭状态和天气等原因推迟，因而各国也并不需要严格遵循26个月的间隔。

苏联从1960年开始，先后发射了4个火星探测器，均告失败。

1962年11月1日，苏联又发射了火星1号探测器。它虽然达到了第二宇宙速度，但在中途校正过程中出了问题，未能同火星相会。它与火星的最近距离是193000千米。

后来，苏联相继发射了火星2号和火星3号探测器，1971年5月19日，苏联发射火星2号。1971年5月28日，火星3号也发射成功。

苏联火星3号探测器

1971年11月27日，历经192天的旅程后，火星2号抵达火星。火星2号轨道器成功进入了火星轨道，但在释放火星2号和火星3号的轨道器还是取得了不少观测结果，对火星大气、温度、磁场、质量分布都进行了勘测。相关的成果很快以论文形式发表。

这两个探测器取得了不少第一：火星2号是第一个到达火星的人造物体，只不过它是硬着陆，最终免不了粉身碎骨；火星3号是第一个实现火星软着陆的人造物，它还拍摄了第一张火星表面照片；首次对火星卫星进行探测。

火星3号着陆示意图

由于火星3号软着陆后就失联了，拍摄的照片也不佳，因此当时未能引起西方足够的重视。

火星3号拍摄的第一张火星照片

2007年，美国火星勘测轨道器（MRO）还拍摄到火星3号的残骸，这也是火星探测的佳话。

MRO探测器拍摄的火星3号残骸苏联在1973年7～8月间，共发射了4个重3950千克的火星探测器，分别为火星4号～7号。火星4号在与火星相会前失灵。火星5号成功地进入火星轨道，发回了一些数据。火星6号进入火星大气后就没有消息了。火星7号没有进入火星大气，而是进入了一条日心轨道。

火星6号探测器

截止到1974年，苏联一共发射了15颗火星探测器，但以失败居多，科学成果有限，且无法与美国的水手系列探测器取得的火星探测成果相比。这令苏联领导人开始重新考虑苏联火星探测计划的未来。1974年5月，科国廖夫设计局首席设计师米申被格鲁什科取代。苏联空间研究所副所长彼得洛夫被萨格尔耶夫所取代。格鲁什科和萨格尔耶夫认为，苏联应该放弃失败率居高不下的火星探测，不在这一领域与美国人竞争，而专注于十分成功的金星探测计划。他们及其支持者也被戏称为“金星人”。当然，远非所有人都支持他们的看法。毕竟，相比于浓云密布、灼热的金星而言，火星看起来更有趣，也能取得更多的科研成果。支持火星探测计划的科学家则被称为“火星人”。“金星人”和“火星人”关于苏联行星探索方向的争论被时人戏称为“行星间的战争”。苏联随后在金星探测上取得了举世瞩目的成就，发射的着陆器成功地降落在金星表面，并回传了勘测数据。苏联探测器释放的气球在金星大气中飞行，获得了宝贵的探测数据。而火星探测则中断了长达十几年。从1975年起，苏联不再利用火星发射窗口发射火星探测器。虽然苏联/俄罗斯在航天领域取得了举世瞩目的成就，但其火星探测任务却败多胜少，其中的教训值得认真反思。首先，在航天竞赛的压力下，苏联急于求成，探测器研制过于仓促，也是失败的主因之一。其次在管理上，苏联的特别设计局如科罗廖夫领导的第一设计局既承担运载火箭研制，也负责载人飞船研制，同时还负责深空探测器研制，分工不明确使不同任务的优先权各不相同，火星探测在某种程度上受到轻视。深空探测计划还常常由一个设计局转到另一个设计局，有时会导致探测计划无疾而终。第三，苏联整体科学技术水平不如美国，使苏联研制发射先进的火星探测器时显得技术储备不足，探测器技术水平不高，可靠性也较差，成功率自然不高。第四，苏联没有像美国那样，建立全球测控站，海上移动式测控站数量有限，使探测器出现问题得不及时“救治”，可能引起整个项目失败。由于种种原因，苏联发射的火星探测器成果确实一般。美国在前期的一些失败后，后来研制发射了多个系列火星探测器，取得了举世瞩目的巨大成就。美国早期火星探测器研制也与太空竞赛相关，各系列探测器探测火星的重点不尽相同。下一篇文章将会为大家介绍美国早期火星探测计划的实施与科学成果，敬请关注 。

作者简介：李成智，北京航空航天大学人文社会科学高等研究院教授、博士生导师。

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