火星探測計畫是指各國對火星的探測活動。
火星是地球的近鄰，曾經有過和地球相似的環境，即使是現在，火星的地表下也有可能存在生命。為了揭開謎團，人類對火星進行了一次又一次的探索。
基本介紹
- 中文名：火星探測計畫
- 時間：1997年
- 機構：美國宇航局
- 火星計畫：中國火星計畫
- 首次探測時間：1975年
美國計畫,中俄計畫,印度計畫,日本計畫,探測任務,探測成果,研究意義,
美國計畫
海盜號(1975年)
1975年8月20日和9月9日，美國發射了兩個海盜號探測器，用於探索火星上有無生物。這兩個探測器由軌道飛行器和登入艙組成，長為5.08米，重3530千克，其中軌道飛行器重2330千克，登入艙重1200千克，用三腳支撐，裝有生物化學實驗箱、測量挖掘設備、兩台電視攝像機、機械手和電源。
海盜1號和2號分別於1976年7月20日和9月3日在火星表面軟著陸成功，40分鐘後就將第一張火星彩照發回地球。它們分別在火星上工作了六年和三年，對火星進行了考察和拍照，共發回五萬多幅火星照片，解析度高達200米。四次探測有無生命存在的實驗中，沒有發現任何高級生命痕跡，從而排除了有關火星人的推測。
火星探路者(Mars Pathfinder，1996年12月~1998年3月)
“火星探路者”是美國宇航局旨在實現低成本行星探測的“發現計畫”旗下首個探測器，它制定了明確的科學目標，擁有雄心勃勃的計畫並最終超額完成了任務。這一探測器在著陸火星地表之後成功地釋放出“索傑納”火星車，著陸器和火星車兩者一共發回了23億比特的信息。這些信息中包括超過1.7萬張照片，超過15條對周圍岩石和土壤的化學分析數據，以及大量有關著陸地點風和其它氣候狀況的紀錄數據。此次觀測顯示早期歷史上的火星環境可能更加和地球相似，其地表可能曾經存在液態水，並且大氣層濃度也要高於現在。整個任務在火星表面持續了3個月，遠遠超出了原先計畫中為著陸器制定的30天任務期限和為火星車制定的7天任務期限。
火星環球勘測者(Mars Global Surveyor，1996年11月~2006年11月)
1999年3月份到2001年1月份，火星環球勘測者執行火星全球製圖任務，在此期間它發回的數據量超過了歷史上之前所有火星探測計畫收集數據的總和。隨後由於探測器依舊狀態良好，它先後經過了3次延長任務期，在此期間對火星地表和全球氣候模式展開持續觀測，打破了在火星持續工作時間最長的紀錄。最後它開始執行第4個延長任務期，直到最後，在迎來它在火星工作10周年紀念日之前僅僅5天，MGS探測器不幸與地球失去聯絡。火星環球勘測者在它的整個任務期間一共發回超過24萬張照片，2.06億條光譜學測量數據，以及6.71億條雷射高度測量數據。這一探測器所取得的一些重要成果包括：在火星地表觀測到大面積的沉積層構造；發現了古代遺留的河流三角洲；發現一些河道，其中一部分顯示活動跡象，暗示在近期仍然存在液態水活動；確認了一些通常形成於潮濕環境中的礦物結核體，從而幫助美國宇航局的機遇號火星車最終選定了其著陸考察地點；其雷射高度數據最終生成了一份幾乎覆蓋火星全球的高解析度地形圖，確認了火星各地的高程以及斜坡數據；詳細觀測了大量隕石坑，包括發現並確認很多已經被嚴重侵蝕和被埋入地表之下的隕石坑，這些隕石坑由於難以辨認，在之前的探測中都沒有能得到很好的觀測；對於火星沙塵暴在重塑現代火星環境中所扮演的角色進行了詳細的考察；探測發現火星存在局部區域性古代磁場殘留，證明火星在過去曾經和地球一樣擁有全球性磁場，從而可以保護地面免受致命宇宙射線的衝擊，並阻止氣體大量向空間散逸；火星環球勘測者還收集了大量詳細數據，幫助後續的火星探測器“鳳凰號”選定著陸地點，分析了其中的風險和收益因素。在孿生火星車勇氣號和機遇號著陸過程中和著陸後，火星環球勘測者還承擔起數據中繼衛星的任務。
2015年12月，美國太空總署（NASA）正展開招聘工作，成功申請者將前往人類史上最遙遠的地方——火星上班，年薪可高達14.5萬美元。
2009年
美國國家航空航天局與麻省理工學院合作的火星科學實驗室將於2009年12月啟程前往火星，它將在火星表面著陸，並且擁有六個輪子，擁有前所未有的機動性能，並且使用核能提供電力，至少在火星表面工作一個火星年的時間。同時，火星科學實驗室還將攜帶各種先進的儀器，它將配有200萬像素的主照相機，配合10倍光學變焦鏡頭和三色真彩色感光能力，將可以拍攝到超高清晰度的全景照片，同時這部相機還將內置MPEG-2硬體視頻壓縮能力，可以拍攝每秒10幀的高清晰視頻，相機本身將配有至少256MB記憶體和8GB快閃記憶體以暫時保存拍攝的照片和視頻，配合火星通信軌道器提供的基於雷射通信的超高頻寬支持，火星科學實驗室將會使現在正在火星上工作的雙胞胎火星車勇氣號和機遇號相形見絀。
2011年
在2011年，美國國家航空航天局預計將進行第二次火星偵察任務。這次任務預計將是個雙重任務，因為美國國家航空航天局將同時把兩個不同的計畫送往火星。目前美國國家航空航天局尚未決定要將哪兩個計畫送往火星，一些可能獲選的計畫包括了（每位任職於美國國家航空航天局的科學家只能選擇一個計畫）：
Artemis 這個計畫將從繞行火星的母船中發射碟形登入器登入火星，每個直徑兩英尺，最多可能發射四個。每個登入器將利用降落傘的方式登入火星表面，並分析火星土壤與大氣。四個登入器其中的兩個預計將登入在火星的極地區域。 CryoScout 這個計畫將建造一個魚雷外型的探測器，並且利用噴嘴加熱的方式融化火星極地的冰冠。探測器預計將深入地表100碼（91米），並且分析這些融化的水以判斷火星極地的狀態。 KittyHawk 這個計畫預計將建造三台或四台滑翔機，滑翔機翼展約六呎（1.83米），並且探測水手峽谷。這些滑翔機將攜帶紅外線頻譜儀與照相機。 Naiades 本計畫的命名由來為希臘神話中居住在山林水澤中的女神。這個計畫預計將兩台登入器送往可能含有地下水的區域，並且使用低頻電磁與其他裝備探測火星是否有地下水存在。 Pascal 本計畫預計製造24台小型氣象觀測站，並且將其散布在火星各地。 Urey 本計畫預計包含登入器/探測車兩者，以研究火星岩的年齡。計畫預計將針對Cerberus高原一帶進行研究，並且將會尋找特定的礦物，以幫助科學家研究火星上的隕石坑與月球上的隕石坑的不同點。
2011年以後
美國的火星樣本取回任務計畫將於2013年實施，計畫於2016年將半千克左右的火星土壤和岩芯樣本送回地球作進一步研究。這個計畫包括一個環繞火星軌道運行的返回裝置和一到兩個著陸裝置，著陸裝置可能配備有可以小範圍移動的火星車，如果那時火星科學實驗室仍然可以工作，可能也會利用火星科學實驗室在大範圍內提前採集樣本，或者再發射一枚類似火星科學實驗室的火星車用於這個目的。採集樣本以後，樣本將會被一枚小型火箭發射到火星軌道，與返回裝置對接，這個對接也可能不只一次，然後由它將樣本一次性送回地球。
2018年的火星任務將是一個著陸器，用於尋找火星上可能存在生命的證據。
2020年代將會有更多的樣本返回任務實施，用於將火星樣本送回地球。
2037年
中俄計畫
中國火星探測計畫是中國第一個火星探測計畫，中國國家航天局會與俄羅斯聯邦航天局合作共同探索火星。2011年發射的螢火一號（2011年11月9日，俄方宣布搭載有螢火一號的福布斯－土壤號火星探測器變軌失敗）是該計畫的首顆火星探測器。
火星將成為中國深空探測第二顆星球，已提出環繞探測方案。
螢火一號
螢火一號中國火星探測計畫是中國第一個火星探測計畫，中國航天局將與俄羅斯聯邦航天局合作共同探索火星。中國首顆火星探測器“螢火一號”同俄羅斯“福布斯－土壤”探測器於台北時間2011年11月9日4時16分在位於哈薩克斯坦境內的拜科努爾發射場搭乘俄運載火箭發射升空。
整個計畫共分四個階段：
階段1：（現在到2009年）會對第一次任務進行充足準備，包括定立探測目標、技術研發和尋求國際合作。
階段2：（2009年後）已發射的衛星將探測火星環境，所得的數據用作火星軟著陸之用。
階段3：發射火星著陸器並攜帶一輛火星車，在火星上軟著陸。
階段4：成立火星表面觀察站、發展飛行器穿梭地球與火星、並且建立火星基地供機械探測器進入。此階段的最終目標是為將來人類登入火星提供基礎，令人類可在火星觀察站中觀察火星。
螢火一號（YH-1）是中國火星探測計畫中的第一顆火星探測器，作為中俄航天合作項目之一，計畫於2011年和俄羅斯的“福布斯-土壤”（Phobos-Grunt）衛星一起搭載聯盟號運載火箭從拜科努爾航天中心發射升空。大約經歷10至11個半月的飛行後，進入火星軌道。螢火一號主要研究火星的電離層及周圍空間環境，火星磁場等。2008年4月完成初樣並公布於眾。2009年6月完成正樣並赴俄羅斯聯合測試。
螢火一號
設計參數為：
尺寸：750×750×600 mm 重量：110 kg
功率：90 W（平均）180 W（峰值）
數據傳輸速率：80 bit/s
2 x 3塊太陽能電池板，全長7.85米
印度計畫
印度準備在2012年至2013年之間發射火星探測器，參加火星探測的全球競爭與合作。
日本計畫
日本火星探測器希望號在艱難地飛行了5年之後，最終於2003年12月9日被放棄。至此，日本的首次火星探測行動宣告失敗。
日本目前尚無探測計畫。
探測任務
針對火星的探測任務，主要包括探索火星的生命活動信息，包括火星過去、現在是否存在生命，火星生命生存的條件和環境以及對生命起源和地外生命的探測。
探測成果
確認火星上有水
這是加拿大宇航局為“鳳凰”號著陸器專門研製的新儀器。它由雷射雷達和溫度壓力測量裝置兩部分組成，可以監測火星大氣層的塵埃、溫度等變化，記錄火星北極每天的天氣狀況。
出現在淺表層下的刨冰
在2008年6月19日，NASA宣布由機器人臂掘開的"渡渡鳥金髮狀毛莨"內，被切成方塊大小叢集的明亮物質，經歷四天就蒸發掉了，強烈的暗示它們是由刨冰組成的，因為暴露在外而升華了。雖然乾冰也會升華，但在目前的條件下他會以比觀測到的更快的速度進行。
在2008年7月31日，NASA宣布，就如同在2002年由火星奧德賽軌道船的預測，鳳凰號證實了火星上出現的是刨冰。一個新的樣品在最初的加熱程式中，當樣品的溫度達到0 °C時，TEGA（熱與蒸發氣體分析儀）的質譜儀偵測到了水蒸氣[7]。液態的水在火星低壓的表面是不可能存在的，只有在最低海拔處可能存在很短的時間。
由於鳳凰號的狀況良好，NASA宣布在2008年9月30日之後繼續資助他的運作。科學團隊希望能確定是否有足夠的刨冰可以解凍供應生活上的需要，以及這些冰中是否含有生命所需的其他物質與化學成分。
另外，在2008年和2009年初，NASA內部在爭論鳳凰號登入時出現在著陸腳架上呈霧狀聚集的小滴是否是水滴。由於在鳳凰號的科學項目中缺乏公眾的與論，這個問題從未出現在NASA的任何新聞報導中。
一位科學家指出，登入艇為保持平衡的鹽水袋可能在登入時被加速器飛濺到登入艇的腳架上，這些鹽份會吸收大氣中的水蒸氣，這可以解釋水蒸氣如何在44天的火星日當中，在火星溫度下降的過程中如何慢慢的蒸發。
研究火星的地質概況可以了解火星的變化過程和地球與火星之間的區別與共性。作為火星探測計畫的一部分，科學家希望理解風、水、火山作用、構造地質學、撞擊坑等過程在形成和改變火星表面中的相關角色。
比如，火星上有令人難以置信的巨大火山，其規模是地球上火山的10倍甚至100倍以上。這個不同點的解釋就是火星地殼不像地球地殼一樣運動。這意味著所有的岩漿匯集成為一個非常巨大的火山。
火星環球監測者探測器最近發現了在火星上分布著大面積的磁性物質，這表明火星曾經有一個像地球一樣的磁場。由於磁場通常表現為保護行星不受各種宇宙射線的傷害，這一發現暗示很可能發現火星表面曾經存在生命的證據。對於遠古磁場的研究對火星過去的內部結構、溫度和組成也將提供重要信息。磁場的存在還表明火星曾經像地球一樣充滿生機。
最重要的是火星上各種岩石的組成以及年齡。地質學家通過岩石的年齡確定火星歷史事件的順序。組成告訴人們在過去的時間內發生了什麼。鑑定有水存在才能形成的岩石和礦物質是其中尤其重要的一個任務。水是解開火星生命之謎的關鍵之一。
其他還有什麼岩石中的原料包含有火星歷史的信息？不同岩石在火星表面的分布有什麼不同？未來的軌道監測以及登入探測任務將通過特製工具解答這些問題。
當天上午，在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地，搭載“好奇號”的火箭划過一道漂亮的弧線，將它送入太空。“好奇號”此行將飛行3.54億英里的漫漫征途，預計明年8月份才會抵達火星。
“好奇號”探測車將在火星赤道以南的蓋爾隕坑中心山丘的一處山腳下著陸，此處有多種不同土壤和一座小山丘，科學家認為此處的物質和地貌的形成與水有關。此次為期近兩年的探測任務主要是探索寒冷、乾燥、貧瘠的火星上是否曾經存在生命跡象，或者現在是否仍存在有利於生命生存的環境。
“好奇號”被稱為有史以來最龐大、最複雜、最昂貴、也最先進的火星探測器。上面搭載了一批先進的探測儀器，包括17台先進照相機、一個機械臂、一個鑽孔機、一台雷射裝置，其內部還配備化學實驗室，用於樣本分析。其大小相當於一輛小汽車，重量約900公斤，是前任“雙胞胎”火星車——“勇氣號”和“機遇號”的五倍，長度約為它們的兩倍。
“好奇號”這個名字是由一名12歲的華裔小女生馬天琪所起的。美國宇航局2008年向美國學生徵集名字，最終馬天琪所起的這個名字從9千份參賽作品中脫穎而出。馬天琪當天也受邀到發射現場，她祝願“好奇”一路順利，並透露自己一直對天體物理和空間科學很感興趣，希望有朝一日能夠到美國宇航局工作，甚至希望能夠去火星。與“勇氣”號與“機遇”號不同，總投資達25億美元的“好奇”號採用的是核動力，而且是利用鈽電池做能源，可以持續時間更長。“好奇號”的著陸方式也不同，它將不會採用戴著安全氣囊“硬著陸”的方式，而是把降落傘、火箭的動力減速都用上，並藉助留空的“太空吊車”，將火星車吊運到火星表面實現著陸。
人類一直對美麗而神秘的火星充滿好奇，近半個世紀以來，在人類迄今三十多次探索火星的嘗試中，大部分都以失敗告終，本月早些時候，俄羅斯“福布斯-土壤”火星探測器前往火星的任務即宣告失敗。
研究意義
火星生命究竟是何種形式，對科學家而言幾乎是完全陌生的課題，在漆黑、多岩石、高壓以及低養分的條件下尋找位於生物界邊緣的生命形式。在此之前，有些科幻小說家，還有地質學家也提出過地下生物圈的概念，這裡可能存在活著的史前動植物，因此對地表深處環境的探索有助於科學家尋找另一個生物世界。比如，已經在地下1.6公里發現了不可思議的微生物，沒有陽光、氧氣，甚至連有機化合物都很少，但是它們存在了數百萬年之久，能量來源竟然是礦物元素的放射性衰變。可以想像看，其他行星上或許存在更令人吃驚的宇宙生命形式。
