随着人类探索的不断推进，外太空探索的进程正在加快。目前人类对外太空的探索，自然让人联想到500多年前航海时代人类对海洋的探索。造船技术的飞速发展，带动了航海时代的繁荣发展；现在，随着航天器的飞速发展，太空时代已经悄然开始。作为太空时代的标志性事件，火星计划以其宏大的视野和庞大而复杂的工程系统引起了世界各国科研人员的关注。那么，你知道美国以外的哪些国家可以发射自己的火星探测器吗？美国火星计划有哪些里程碑式的成就？让我们来看看。
1、美国火星计划
毫无疑问，美国目前在人类火星探测计划方面处于世界最先进水平，其每一个计划都可谓举世瞩目，为人类探索外太空的征程做出了巨大而辉煌的贡献。空间。美国火星计划起源于“水手”系列行星和行星探测器。水手 1 号和水手 2 号探测器分别于 1962 年 6 月和 8 月发射，它们的目标都是金星而不是火星。前者因故障而失败，而后者则成功通过金星，成为人类第一次成功。接近其他行星的太空探测器。第一个瞄准火星的是水手 3 号，它于 1964 年 11 月 5 日发射，但由于脱离轨道而失败。23天后，美国再次发射了水手4号。经过八个半月的星际航行，它于 1965 年 7 月 14 日在火星表面上方 9800 公里处经过，并向地球发回了 21 张照片。这是有史以来第一个成功到达火星并发回数据的探测器。
图 1 水手 4 号及其在火星表面成像的陨石坑
1962年至1973年的11年间，美国共发射了10批水手系列探测器，其中3次飞向金星（2次成功，1次失败），6次飞向火星（4次成功，2次失败），1次火星和水星的双星观测。值得一提的是，水手九号于 1971 年 11 月 13 日到达火星，这是历史上第一个成功进入绕火星轨道的探测器，取得了前所未有的成功。
图 2 水手 9 号及其火星轮廓
水手系列探索计划的结束并不意味着美国火星探索计划的结束。相反，水手探索计划为美国的行星和行星际探索积累了很多宝贵的实践经验，也开启了美国深空探索计划的新篇章。1975年，美国先后发射了维京一号和维京二号探测器。维京一号于 1976 年 7 月 20 日成功登陆火星，但它并没有成为第一个登陆火星的人类探测器（前苏联火星三号（1972 年）先行）。不过，美国仍然可以自豪地向世界宣称，维京一号是第一个登陆火星并成功发回照片的人类探测器。它发回了令人难以置信的火星表面全彩图像，让科学家们第一次知道火星的天空是一种略带桃红色的颜色，而不是他们最初认为的深蓝色。同年，维京二号成功着陆，其搭载的地震仪成功记录了火星地震。
图 3 维京一号全彩图及其首次返回
《海盗1》和《海盗2》就像孪生兄弟，各方面都非常相似。两次“维京”号探测器显示火星是一个荒凉的世界。它的表面也有陨石坑，但远少于月球，还有峡谷、山脉和类似河床的蜿蜒结构。然而，在他们在火星上的六年工作中，没有发现任何先进生命的踪迹。随着海盗一号（1982）和海盗二号（1980））的相继失败，海盗计划于 1983 年结束。
海盗计划结束后，美国火星探索计划迎来了近十年的冷窗。笔者推测，这是经历了高速发展后的冷静思考期。火星探测计划是一项庞大的系统工程，耗费大量人力、财力、物力，短期经济效益不明显。此外，1980年代末，世界政治经济结构发生重大变化，也可能对美国的火星计划产生一定影响。直到1992年9月25日，火星观测者号探测器成功发射，美国再次拉开人类全面探索火星的序幕。然而，在飞行了 11 个月 7.2 亿公里之后，火星观测者突然与地面失去了联系。调查结果推测，原因可能是微量四氧化二氮从故障阀门泄漏，与另一种火箭燃料（甲基肼）混合，导致压力和温度升高，随后发生爆炸。气体从破裂的管道中喷出，使飞船疯狂旋转，切断了与地面的通信。
火星观测者的失败并没有让美国太空科学家失去信心。经过短暂的研究、分析和总结，他们推出了新的替代品：火星全球测量仪。它于 1996 年 11 月 7 日发射升空，经过 10 个月的飞行，于 1997 年 9 月 11 日进入绕火星轨道，开始对火星进行调查。它的主要任务是拍摄火星表面的高分辨率图像，研究火星的地形和引力场，探测火星的气候变化，分析火星表面和大气的成分。火星全球勘测者号已经发回了数千张火星表面的图像，并在火星表面进行了 2700 万次高度测量。利用这些图像和数据，科学家们绘制了火星地形图。该探测器持续运行了 10 年，最终于 2006 年 11 月 5 日失去信号联系，成为迄今为止服役时间最长的火星探测器。它传回的信息比之前所有火星探测器的总和还要多，使其成为最成功的火星探索任务之一。
图 4 火星全球勘测者绘制的火星地形图
在火星全球勘测者号发射的同时，美国又启动了另一个火星登陆计划：火星探路者（MPF）。它于1996年12月4日发射，1997年7月4日降落在火星表面。它携带的Sojourner火星车是人类向火星发射的第一辆火星车。Sojourner其实是一个小型的六轮机器人（微波炉大小），主要以太阳能为动力，以每分钟2英尺左右的速度行进，就像蜗牛爬行一样。火星车的主要任务是探测和分析火星上的岩石和土壤。
图 5 旅居者漫游者
随后，1998年和1999年，美国分别发射了火星气候探测器和火星极地着陆器，但均以失败告终。火星奥德赛于2001年4月7日发射，同年10月进入火星轨道。它携带三台科学仪器，包括热发射成像系统、伽马射线光谱仪和火星辐射环境测试仪。它的主要任务是解构火星表面的成分和辐射环境。火星奥德赛发现火星表面可能存在丰富的冰冻水，在勇气号、机遇号、凤凰号和好奇号的着陆过程中，“奥德赛”号起到了通讯中继站的作用，并工作至今，是工作时间最长的一次火星探索至今。设备。
图 6 火星奥德赛
2003年6月至2003年7月，精神（MER-A）和机遇（MER-B）就像一对孪生兄弟一样相继推出，并分别于次年1月3日和1月1日推出。25日，它成功降落在火星表面。Spirit 依靠餐桌大小的太阳能电池板获取能源。理想情况下，它每天可以在火星上行走 20 米。Spirit 相当于一个移动的自动化科学实验室。它首次测量了岩石和火星表面。土壤温度。它预设的科学任务是90天，但实际调查时间大大延长，直到2011年3月22日才与地球失去联系。除尘功能有效延长了探测器的使用寿命 s 太阳能电池板。能量吸收非常好，为科学研究提供了重要而充足的动力源。机遇号也被设计为持续三个月，但直到现在，机遇号仍在火星上继续正常工作，已在地球上漫游超过 13 年。机遇号最初的目标是在火星表面寻找线索，寻找水是否曾经存在的线索。它不负使命，进入一个古老的湖底，检测到大量含水矿物，证实火星在古代比现在更温暖、更湿润。寒冷的沙漠尘埃状态，创造了 NASA 在外星行星上最长飞行距离的记录（42.195 公里（数据截至 2015 年 3 月 28 日））。目前，Opportunity 仍然非常活跃，
图 7 精神与机遇
2005年8月12日，火星勘测轨道器发射并于2006年3月10日进入火星轨道。其主要目的是以前所未有的分辨率对火星进行详细调查，寻找合适的着陆点并提供高速通信用于随后的火星表面任务。这个计划预计运行四年，但仍在轨道上，发回的数据量非常大，超过了以往火星任务数据的总和。
2007 年 8 月 4 日，凤凰号火星车发射升空，并于 2008 年 5 月 25 日成功降落在火星北极。凤凰号与之前的双胞胎兄弟（精神号和机遇号）不同的是， Spirit和Opportunity靠近火星赤道，工作模式可以自由漫游和移动；而凤凰号的着陆点位于火星北极，采用“蹲”的工作方式，也就是说它不具备移动能力。凤凰号实际上是在一个流产的火星探测器项目的基础上改造而来的，所以它被命名为“凤凰”，意思是“从灰烬中重生”。设计师们希望这台在前辈基础上“重生”的“凤凰”，将不负众望，在火星探索中会有更多重大新发现。或许多亏了这么美好的寓意，凤凰真的给人们带来了很多惊喜。2008 年 6 月 15 日，凤凰号在着陆点附近挖出的明亮物质后来被证明是冰冻的水，证实了火星上确实存在水。凤凰城还探测到了火星云层的降雪，发现了火星上曾经存在液态水的最新证据。任务结束后，随着火星进入严冬，凤凰号因难以维持电力而失去联系。证实火星上确实存在水。凤凰城还探测到了火星云层的降雪，发现了火星上曾经存在液态水的最新证据。任务结束后，随着火星进入严冬，凤凰号因难以维持电力而失去联系。证实火星上确实存在水。凤凰城还探测到了火星云层的降雪，发现了火星上曾经存在液态水的最新证据。任务结束后，随着火星进入严冬，凤凰号因难以维持电力而失去联系。
图8 凤凰号和飞船捕获的冰冻水升华过程
2011年11月26日，好奇号火星车发射升空，并于2012年8月6日成功登陆火星。其好奇号火星车是一辆汽车大小的火星遥控装置，也是第一台核动力火星车。它的使命是探索火星上的生命元素。在第一年的工作中，好奇号火星车实现了预期的科学目标。在一个名为耶洛奈夫湾的地点，好奇号发现了含有粘土矿物的沉积岩层，这表明它在数十亿年前曾经是一个充满淡水的湖泊。这里曾经拥有生命发展的一切必要条件和微生物所需的能量来源。2013年9月，好奇号火星车发现火星表面的土壤重量约为2%，只需稍微加热土壤即可获得水分。这是最令人兴奋的结果之一。2014年12月9日，好奇号火星车采集的数据揭示了火星盖尔陨石坑中心夏普山的形成之谜：夏普山很可能是数百万年前大型河床沉积物的堆积和风化形成的. 这为火星曾经存在湖泊的假设提供了强有力的支持。2015年6月18日，好奇号火星车在火星陨石样本中发现大量甲烷，证明火星上存在微生物。目前，好奇号仍在正常工作，相信它会给我们带来更多惊喜的发现。夏普山很可能是由数百万年前大型河床沉积物的积累和风化形成的。这为火星曾经存在湖泊的假设提供了强有力的支持。2015年6月18日，好奇号火星车在火星陨石样本中发现大量甲烷，证明火星上存在微生物。目前，好奇号仍在正常工作，相信它会给我们带来更多惊喜的发现。夏普山很可能是由数百万年前大型河床沉积物的积累和风化形成的。这为火星曾经存在湖泊的假设提供了强有力的支持。2015年6月18日，好奇号火星车在火星陨石样本中发现大量甲烷，证明火星上存在微生物。目前，好奇号仍在正常工作，相信它会给我们带来更多惊喜的发现。
图 9 好奇号及其对火星干涸河床的影像
2013年11月18日，火星大气与挥发性演化（MAVEN）探测器发射升空，并于2014年9月22日成功进入火星轨道。其任务是调查火星大气消失之谜，寻找原因用于火星早期水和二氧化碳的消失，并了解火星大气逸出的气体对火星气候和环境演变的影响。MAVEN 在火星大气层的电离层中检测到了长期存在的金属离子层（铁和镁）。这些金属离子来自太阳系碎片，例如彗星尘埃和陨石，它们在进入火星大气层时被加热，然后燃烧、汽化，甚至电离。当赛丁泉彗星于 2014 年 10 月近距离掠过火星时，MAVEN 检测到与彗星尘埃相关的金属离子层。当 MAVEN 在 2015 年 2 月进行第一次深潜时，将其轨道降至 125 公里高度的最低点，科学家们立即发现，高层大气中仍有金属离子存在。由于当时没有彗星经过，这应该是科学家们预期的长期存在的火星金属离子层。此外，MAVEN 还看到了由直接影响火星上层大气的日冕物质抛射粒子形成的极光。在地球上，由于磁场的作用，极光主要出现在南北极；在火星上，极光更加分散，甚至可能驱使大气中的气体逃逸到太空中。
美国凭借先进的技术和谨慎的探索态度，火星探测计划稳步推进，稳步前行。虽然有过失败（火星计划的巨大难度决定了失败在所难免），但大部分计划都取得了成功，并取得了重大发现。
2、苏联/俄罗斯火星计划
在人类探索火星的历史进程中，前苏联起步最早，但跌宕起伏最多。它的火星计划始于 1960 年 10 月的火星 1A 和火星 1B。然而，这两个火星探索的先行者未能到达地球轨道。1962 年 11 月 1 日，火星一号探测器发射升空，在飞离地球 1 亿公里时与地面失去联系。此后，其下落不明。然而，它仍然被视为人类探索火星的开始。接下来的十年，前苏联先后发射了探测器2号和3号、火星2A号和火星2B号、宇宙419号，基本都以失败告终。直到1971年底印度的火星探测计划出了地球后是美国管?，火星2号和3号探测器相继发射成功进入火星轨道，扭转了前苏联火星探测计划一再失败的局面。火星 2 号轨道器向地球发送了大量数据印度的火星探测计划出了地球后是美国管?，它携带的着陆器成为第一个到达火星表面的人造物体（尽管它一着陆就与地球失去了联系）。火星3号着陆器成功登陆火星，成为有史以来第一个成功登陆火星表面的探测器，但只工作了大约20秒就失去了联系，就发回了一张完整的照片。
图 10 Mars 2（左）和 Mars 3（右）
1973 年发射的火星四号继续失败。同年，火星五号、火星六号、火星七号发射升空。火星5号进入绕火星轨道，拍摄了世界上第一张火星彩色照片，并获得了60张图像。任务继续。9天后停止工作。火星 6 号和火星 7 号火星车未能登陆火星。
图 11 火星 5
福布斯 1 和 2 于 1988 年推出，福布斯 1 在前往火星的途中消失了。1989 年 3 月 27 日，探测器进入绕火星轨道后不久，福布斯 2 就与地球失去了联系。冷战期间，前苏联为了抢占战略优势，进行了大量频繁的火星探索尝试，但大部分计划以失败告终。火星探测计划耗费了前苏联大量的人力物力，但并未取得令人满意的探测效果。随着前苏联解体，其火星探测任务的接力棒传到了俄罗斯。1996年11月16日，俄罗斯火星96号探测器发射升空，但在进入地球轨道后未能成功点火进入火星转移轨道，同样以失败告终。2011 年 11 月，福布斯土壤火星探测器在延迟两年后发射，但由于主动推进装置未能点燃，变轨失败。中国第一颗火星着陆器“萤火号”宣告失败。
从前苏联和俄罗斯火星探测任务的艰辛历程中，我们可以感受到火星探测任务的复杂性和艰辛。作为人类探索外层空间的重要旅程，火星探索需要我们大胆大胆的尝试，但同时也要始终保持严谨、脚踏实地的态度。稳步、有计划、有步骤地执行各项计划，不能盲目贸然，但同时也不要避讳。这种取舍需要广大航天科研专家的智慧。
3、欧空局火星计划
2003 年 6 月，欧洲航天局的第一个火星着陆器 Beagle 2 及其火星快车探测器由俄罗斯火箭发射。Beagle 2 是一艘英国航天器，也被称为 Beagle 2，以 Beagle 帆船命名，该帆船在两次远征达尔文后导致了达尔文的进化论。2004 年，在从火星快车上释放六天后，它失去了所有联系，因为它正准备按计划进入大气层。但火星快车仍以良好的状态绕火星运行。
2015 年 1 月 16 日，NASA 宣布在火星勘测轨道飞行器拍摄的图像中发现了失踪的 Beagle 2。利用火星勘测轨道器（MRO）拍摄的卫星图像，科学家们终于找到了失踪十多年的着陆器的“确凿证据”。图像显示小猎犬 2 号成功着陆，但太阳能电池板并未完全展开。由于通信天线位于太阳能电池板下方，欧洲航天局无法与比格尔 2 号建立通信。这样的结果，至少表明鹞 2 号项目比之前所知的更成功。然而，作为鹞二号项目的发起人，皮林格教授已经去世，他永远不会知道他的着陆器实际上已经登陆了火星。
图12 火星表面的亮点被认为是“屏障2”，其太阳能电池板已膨胀一半（图片由NASA提供）
图13 欧洲航天局提供的“屏障2”效果图
虽然“小猎犬2号”失败的原因尚不清楚，但其成功登陆的“旧闻”为欧洲下一阶段的火星探测计划注入了新的动力。2016年，欧空局“ExoMars”火星探测任务的“微量气体轨道器（TGO）”和Schiaparelli探测器两个探测器在飞行约4.96亿公里后成功抵达火星。TGO已成功进入火星轨道，然而，夏帕雷利探测器在登陆火星时发生爆炸。欧空局的火星任务再次失败。
4、印度火星计划
印度的火星计划于2012年8月启动，2013年11月5日，印度“Mangalyaan”火星探测器从印度萨迪什亚万发射场成功发射，2014年9月24日上午10时30分左右成功进入火星轨道。从宣布启动火星计划到成功发射火星轨道探测器，仅用了两年零一个月的时间。并且是第一个首次启动火星计划并取得成功的国家。更令人惊奇的是，印度将整个火星计划的资金削减至7400万美元，低于美国许多好莱坞大片的制作成本。那么，我们来了解一下印度火星探测器“Mangalyan”，它长这样：
图 14 “Mangalyaan”火星探测器
该探测器重达 1,350 公斤，并携带有照相机、成像光谱仪和甲烷传感器等设备。预计它将绕火星运行至少 6 个月。它主要研究火星地表状况，同时“扫描”火星大气，探测火星上是否存在生命进化的关键。物质甲烷。它发回一张地球的照片，如下所示：
图 15. Mangalion 发回的照片：橙红色的火星表面和黑暗的陨石坑（左），火星的大气层（右）
除了美国、俄罗斯（前苏联）、欧盟、印度成功将自己的探测器送上火星外，日本也尝试了火星计划。日本的希望号火星探测器于 1998 年 7 月 3 日发射升空，是日本第一颗火星探测器。经过五年艰难的飞行，它被迫放弃任务，以失败告终。勘探计划。从各个航天大国的火星计划发展史可以看出，火星计划充满挑战，失败在所难免。然而，这些失败并没有阻止人类探索未知领域的脚步，反而成为了不断成功的基石。中国的火星计划起源于2011年的“萤火一号（YH-1）”），但由于俄罗斯福布斯土壤探测器未能改变轨道而结束。2016年1月11日，我国火星探测任务再次立项，计划于2020年发射火星车进行探测登陆检查，让我们拭目以待！
