火星探测的主要科学问题

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1、第28卷第3期航天器环境工程2011年6月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING205火星探测的主要科学问题欧阳自远17肖福根2(1．中国科学院地球化学研究所，贵阳550002；2．北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要：在太阳系的行星中，火星与地球之间存在最多的相似之处，因此，火星是一颗承载人类最多梦想的星球。火星有水和生命存在的问题，激发了人类火星探索的好奇心，成为人类持续探测火星的推动力。火星的起源和演化与太阳系形成过程的关系，火星与类地行星的共性和特性，是当代行星科学研究的重

2、要内容。为了人类社会的可持续发展，火星可否改造成为适宜人类居住的绿色星球——这些是人类在火星探测中必须面对的重大科学问题。只有这些重大科学问题被一一解答，我们才能清晰地去思考地球和人类自身的未来!关键词：火星探测；火星探测器；火星生命；火星形貌特征；火星陨石；火星演化；火星改造中图分类号：V476．4；V529．1文献标识码：A文章编号：1673-1379(2011)03-0205--013DOl·10．3969／j．issn．1673—1379．2011．03．001O前言火星是天穹上的一颗红色亮星，我国古代先人将

3、其取名为“荧惑”；古巴比伦人称“尼嘎”(意为刚烈英雄)；古埃及人称“哈·底契”(红色亮星)；古希腊人称“阿瑞斯”(战神)；古罗马人称“玛尔斯(Mars)”(战火之星)。Mars之名被国际沿用至今。人类对火星除了充满敬畏之外，也不乏对它的神秘投入好奇和持续的关注。早在1609年，伽利略用自制的望远镜观测火星，开创了人类用科学仪器研究火星之先河。1877年，意大利天文学家亚帕雷利斯基曾利用望远镜对火星观测，认为看到了火星表面上的运河体系。有一个名叫PercivalLowell的美国百万富翁对运河这个概念更加痴迷，认为在火

4、星上可能存在没落的文明，曾经利用运河从极冠处引水到火星赤道地区，以供智能生命的生活之需。火星是否真有生命存在，长期以来引起了人类的浓厚兴趣。1960年10月10日，前苏联发射了人类首颗火星探测器(Mars1960A)。从此，人类揭开了火星空间探测的序幕，实施了一系列的火星探测任务，其中包括成功绕飞火星的任务和成功登陆火星的任务。这些任务取得了大量的探测成果和重大发现，为人类进一步了解火星创造了条件。迄今为止，所有的火星探测任务对火星的认识仅仅是初步的和轮廓性的。为了对火星有更深层次的了解，有赖于从火星采样返回，甚至把

5、人送上火星。只有这样，人类对火星的探测才会揭开全新的篇章。人类痴迷于火星的探测，目的究竟是什么?在太阳系的行星中，火星与地球之间存在最多的相似之处：两者有几乎相同的昼夜长短，有几乎相同的季节变化。火星是否存在生命活动的信息或曾经发育过生命?它是太阳系中最有可能改造的适合人类居住的天体吗?火星独特的地形地貌和物理特性，承载了其演化的丰富信息，其演化与太阳系的起源及演化是一个什么关系?以上这些是火星探测必须回答的重大科学问题。探测和研究火星的落脚点是为了地球和人类，是为人类社会的呵持续发展服务。1火星探测任务的简要回顾火

6、星的空间探测始于1960年10月10日，至今已实施了有40多次的火星探测任务，其中大部分任务因故障而失败，只有较少的任务取得部分成功或完全成功。笔者对火星发射任务进行了梳理，对火星探测任务的发展历程大致可分为3个阶段：冷战时期(1990年前)火星探测，二十世纪末10年(1990--一1999)火星探测和21世纪初火星探测。1．1冷战时期火星探测阶段冷战期间，美苏两个超级大国的全面对抗也可反映到火星探测任务上。此阶段的火星探测任务集中在美国和前苏联，发射频次高(见表1)，1990年收稿日期：2011—02．21；修回日

7、期：2011-05．29作者简介：欧阳自远(1935～)，男，中国科学院院士，绕月探测工程首席科学家，月球探测领导小组高级顾问。联系电话-(010)64865834。航天器环境工程第28卷前共发射了23决其中60年代10次(美国4次，前苏联6次，70年代11次(美国4次，前苏联7次，80年代2次(前苏联2次)。美国的8次发射任务中有6次成功(含基本成功)；前苏联的15次发射任务中只有1次完全成功，部分成功(以飞抵火星上空为标志)的5次。表1冷战期间火星探测任务发射年表(1960～1990)Table1ListofMa

8、rsexplorationmissionsduringtheColdWarperiod(1960～1990)任务名称国家发射日期任务结果Mars1960A前苏联1960．10．10发射失败。Mars196013前苏联1960—10．14发射失败。Mars1962A前苏联1962—10—24末级火箭爆炸而没有离开地球轨道。Mars1前苏联1962