探火风云 | 美苏早期探火比拼
美苏早期探火比拼
在20世纪60年代到80年代，全球处在冷战时期。美苏在人造卫星、载人航天等一些航天领域开展激烈的竞赛，火星探测也是双方角逐厮杀之地，从而掀起了全球第一次火星探测热潮。其结果美国更胜一筹，探测火星的成功率明显高于苏联。
苏联“火星”败多胜少
在1962～1973年间，苏联曾先后在拜科努尔发射场，用闪电号或质子号火箭发射了多个“火星”系列探测器，用以完成火星飞越、绕飞和着陆任务，但其中的大部分任务都失败了，只有火星三号、五号、六号取得了小部分成功，让美国的“水手”系列探测器在这一时期出了风头。
1962年11月1日，苏联发射了火星一号探测器。该探测器高3.3米，直径1.1米，重863千克，装有拍摄火星表面照片并传回地面的摄像装置，还有用于考察火星上有机物、磁场、辐射带等情况的观测仪器。但探测器升空4个月后，在距地面1亿多千米的地方与地面通信中断，未能完成探测任务。
火星一号探测器
1971年5月19日，苏联发射火星二号探测器，然而它也没好到哪去，在到达火星轨道后便与地球失去联系，导致任务失败。
火星三号是1971年5月28日发射的，任务目标为绕飞和着陆。1971年12月2日，该探测器下降舱以约5.7千米/秒的速度进入火星大气。通过空气动力学、降落伞和制动火箭等减速后，着陆器在火星表面着陆。虽然火星三号仅在火星表面工作了20秒后就由于未知原因与地球失去联系，但它是世界第一个到达火星表面的探测器，也算为苏联火星探测挽回了一些颜面。
火星三号
然而好景不长，1973年7月21日，苏联火星四号探测器升空，再次因出现故障，探测器未能进入火星轨道，后与地球失去联系，任务失败。
苏联火星五号探测器还算争气，它于1973年7月25日升空，1974年2月12日进入火星轨道，成为火星的人造卫星，并发回首批火星彩色照片，但2天后与地球失去联系。
火星五号探测器
1973年8月5日升空的火星六号质量为3260千克，它于1974年3月12日抵达火星附近。重达635千克的着陆舱在着陆过程中对火星大气进行了观测，但只向地球传送了224秒的数据通信就被中断，与地球失去了联系。由于探测器上的计算机出现故障，导致传回的大部分数据都无法读取。
苏联的火星七号探测器是于1973年8月9日发射，任务目标为着陆。但该探测器也未进入火星轨道，后与地球失去联系，任务失败。
除了“火星”系列探测器外，冷战时期，苏联于1964年11月30日发射用于探测火星的探测器二号，它成功进入火星转移轨道后，由于太阳电池翼未能完全展开，在1964年12月18日与地球失去联络。1971年5月10日，苏联发射宇宙-419火星轨道器再次失败。
探测器二号探测器
1988年7月7日和12日，苏联又相继发射火卫一号和二号两个火星探测器，但它们在太空飞行200天到达接近火星的轨道后与地面失去联系，探测失败。至此，苏联就再也没发射火星探测器了。
火卫一号
美国“水手”技高一筹
“水手”探测器是美国航空航天局在1962～1973年期间发射的一系列行星际探测器，共10个。其中水手三号、四号、六号至九号用于火星探测，这6个中有4个成功探测了火星，尤其是水手四号，它于1965年7月14日在火星表面约1万千米的地方掠过，回传了第一张世界火星表面的照片，这也是第一张从地球以外的行星上拍的照片，它共传回了21张火星近距离的照片，从中鉴别出火星的多个火山口，还探测到火星的大气密度不足地球的1%。
水手四号不大，质量只有260公斤，主结构为八边形柱体。其巡航主推进器采用推力225牛单元肼发动机；姿态控制采用12个氮气喷管；姿态敏感器包括4个太阳敏感器、1个地球敏感器、1个火星敏感器和1个老人星敏感器；电源系统由4个太阳电池翼和1.2千瓦小时的银锌电池组成，其中太阳电池翼在地球附近的功率约为700瓦，在火星附近的功率约为300瓦；通信采用S频段，装有直径为1.17米的高增益碟型天线、双工三极管放大器、10瓦行波管放大器发射机；热控采用可调百页窗、多层隔热毡和铝屏蔽板；有效载荷包括摄像机、磁强计、尘埃探测仪、宇宙线望远镜、辐射探测仪和太阳等离子体探测仪。
水手四号探测器
1969年2月24日和3月27日发射成功的水手六号和七号，主结构也为八边形柱体，质量增大了，为381公斤。其任务目标是近距离拍摄火星图像和探测火星大气。它们于1969年7月31日和8月4日在距火星约3400千米处飞过。2个探测器共拍摄了58286幅火星图像对火星的大气成分和结构作了探测，发现火星上到处是沙漠和大大小小的含铁硅酸盐岩石。
水手六号和七号探测器
1971年11月14日，全球首个进入火星轨道飞行的水手九号拍摄了85%的火星表面图像，分辨率1～2千米，共传回7329张火星照片。它首次对火星表面进行了全球测绘，并观测到火星的火山口、火星峡谷、火星极区以及火星卫星，获得了火星沙尘暴和引力场数据。
其中第一张照片从根本上否定了火星存在运河的说法，因为从照片上看到的是如同沙漠里一样的由火星风形成的沙粒带状条纹。这些照片只发现了许多干涸的河床，其中有的长达1500千米，宽200千米，这表明火星上可能曾经存在过液态的水。水手九号拍摄的火星照片，为后来的海盗一号、二号在火星着陆探测选定了地点。
虽然水手九号的主结构与水手四号、六号和七号一样，仍为为八边形柱体，但质量增加到998公斤。其巡航主推进系统采用推力1340牛的双组元发动机。太阳电池翼在地球附近的功率约为800瓦，在火星附近的功率约为500瓦。通信采用S频段，装有高增益抛物面天线、中增益喇叭天线、低增益全向天线、10瓦双向发射机和20瓦单向接收机；热控采用百叶窗和多层隔热毡；观测数据存储在数字磁带记录机上；有效载荷包括宽视场相机、窄角相机、红外辐射计、紫外光谱仪和红外干涉仪光谱仪。
水手九号探测器
结语
在冷战期间的全球第一次火星探测热潮中，苏联的火星探测器技术落后、故障频繁，未能取得什么工程和科学成果。相比之下，美国则明显更胜一筹。“水手”系列探测器不但传回了大量探测数据，并为后续的海盗一号、二号在火星着陆探测选定了地点。
1976年7月20日和9月3日，美国海盗一号、二号火星探测器先后实现了在火星表面成功软着陆的壮举。作为世界首批通过一次发射，实现环绕探测和着陆探测两大探测方式的航天器，这对“海盗”在人类火星探测历史上画上了浓墨重彩的一笔。
欲知“海盗”详情，请看下文分解。
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作 者 | 庞之浩
编 辑 | 石磊