火星車
2020年是令人難以忘記的一年，尤其是對於天文學家來説。這是26個月才會迎來一次的火星探測窗口期，為了把握這次探測火星的難得機會，世界上一共有三個國家發射了火星探測器，分別是阿聯酋的希望號，我國的天問一號以及美國的毅力號。
（圖片説明：毅力號火星車於當地時間2020年7月30日發射升空）
除了希望號之外，其他兩個火星探測任務都包含着一輛火星車，通過地面巡視，深入探索火星表面地質和大氣環境。
火星表面的巡視探測並不是一件容易的事，火星車在繞火星公轉時的速度可以達到每秒好幾公里，然後通過一系列的減速措施降低到與地表相對速度為0的狀態，聽起來就讓人感到困難重重。
不僅如此，火星和地球的距離非常遙遠，即使是光速從地球抵達火星車再傳回來，也要二十分鐘左右的時間。因此，地面技術人員不可能對火星車的着陸進行實時控制，而是需要着陸器在預定的模式下全程自主完成，這就更是給着陸過程增加了挑戰。
（圖片説明：我國火星車在火星表面工作的假想圖）
對於我國來説，此前從未有過火星探索經驗，因此需要天問一號繞火星軌道器進行差不多3個月的觀測和分析，才能在5月左右實施火星車着陸。這種第一次進行火星探索就執行地面巡視任務的計劃，世界上絕無第二個國家敢如此嘗試。由此可見，我國火星車的着陸，用千難萬險來形容一點也不為過。
即便對於多次實現火星車探索的美國來説，這一次的着陸任務也同樣充滿了挑戰。直到今天，全人類火星車着陸任務的成功率也不足一半，這足以讓NASA毅力號火星車的技術人員捏一把冷汗。
（圖片説明：毅力號進入火星大氣層假想圖）
和我國沒有火星探測經驗不同，美國已經掌握了大量火星氣候環境的數據，這對於毅力號火星車來説無疑省下了大量的時間和精力。因此，在格林尼治標準時間2月18日20:48（北京時間2月19日4:48），毅力號火星車就將執行着陸任務。火星生死7分鐘，即將上演！
火星車的着陸根據計劃，毅力號火星車將要在火星的耶澤洛隕石坑（Jezero crater）降落。這是一個直徑約45公里的隕石坑，被認為很有可能是火星遠古湖泊的遺址。在這裏，我們可以看到類似於進水口和出水口的地形，這也是暗示它身份的重要證據。
（圖片説明：耶澤洛隕石坑）
根據目前科學家的研究，火星在數十億年前曾經非常宜居，環境非常宜人，甚至超過了當時的地球。那時候火星大氣充足，表面水資源豐沛，甚至很有可能孕育了生命。如果那個時候的火星真的孕育了生命，那麼它們很有可能生存於遠古湖泊中。因此，耶澤洛隕石坑不僅可能告訴我們火星的水到底去哪了，甚至可能解答火星是否曾經孕育過生命的謎題。
當然了，想要完成這樣的宏偉目標，就要建立在一個重要前提下，那就是毅力號火星車的成功軟着陸。
火星車降落的難點，歸根結底就在於如何減速。火星的大氣層比較稀薄，很難通過摩擦給着陸器提供減速作用。因此，如何從每秒鐘幾公里的速度減速到0，幾乎就要完全依靠着陸器自己的力量了。
（圖片説明：毅力號降落示意圖）
説起來，毅力號火星車的減速模式和2012年NASA發射的好奇號火星車是一樣的，只不過在後者的基礎上又進行了改進。具體來説，它的降落過程是這樣的（以下時間均為格林尼治時間）：
- 2月18日20:48，毅力號火星車正式展開着陸過程。此時，包含着毅力號火星車、機智號無人機以及用於減速的着陸器“天空起重機（Skycrane）”系統的一套保護性氣動外罩（aeroshell）進入火星大氣層，其初始速度達到了19500公里/小時，即5.4公里/秒。接下來的7分鐘內，着陸器需要從這個恐怖的速度降低到安全速度。在進入大氣層的過程中，氣動外罩會因為與空氣的摩擦升温到1300℃。不過它具有相當好的隔熱性能，因此內部的設備不會受損。
（圖片説明：輔助毅力號進行減速的巨大降落傘）
- 20:52，在距離火星表面約11公里的位置上，着陸器減速到1600公里/小時以下，直徑達到21.5米的降落傘打開。20秒後，氣動外罩前部的隔熱罩彈出。兩分鐘後，氣動外罩的後半部分也將與着陸器分離。
- 20:54，由於火星大氣層比較稀薄，降落傘只能使着陸器減速到320公里/小時。此時天空起重機距離火星表面約2100米，它將會用7.6米長的尼龍繩放下毅力號火星車，同時給它的8個反推火箭點火，將速度降低到2.7公里/小時（即7.5米/秒）。
- 20:55，火星車着陸時的瞬時速度大約是2.5公里/小時，此時着陸已經不會有太多衝力了，所以無需減速到0。在毅力號成功着陸時，尼龍繩會被剪斷，天空起重機“事了拂衣去”，消失在遠方，為毅力號留下獨自發揮的舞台。
（圖片説明：毅力號火星車着陸全程示意圖）
成功着陸之後，毅力號火星車將度過最危險的一關。在前30個火星日內，技術人員會對毅力號進行調試。隨後，機智號無人機將會起飛，展開人類史上第一次在其他星球上的無人機飛行探測。在這些工作都完成之後，毅力號將正式展開自己的工作。
毅力號不僅攜帶了相機、雷達等設備，它還攜帶了一套鑽探系統，可以挖掘火星上的岩石並加以封存，預計在10年之內，NASA會發射另一個火星探測器，將這些樣本帶回地球，實現人類歷史上首次從其他行星上帶回樣本的壯舉。
（圖片説明：毅力號火星車）
毅力號的這次着陸，受到全世界的關注，尤其是我國和歐洲航天局及俄羅斯航天局的重視。後二者將在明年聯合發射羅莎琳德·富蘭克林號火星探測器，其在着陸過程中也會利用到類似的氣動外罩。而相比之下，我國的天問一號將會在僅僅3個月後實施火星車的着陸，因此更加需要從毅力號的着陸過程中獲取經驗。
因此，雖然不是歷史上第一輛火星車，但毅力號仍然是人類火星探測的先驅。我們希望未來世界各國的火星車都能夠平穩着陸，為火星探索甚至是未來人類殖民火星貢獻力量。相信隨着越來越多火星探索任務的執行，人類登陸火星將不再是一個夢。