逐梦火星 我们的红色星球之旅

古往今来，人类一直对火星怀有复杂的想象。随着科技的发展，人类成功到达近地轨道、登上月球。面对广袤的宇宙，人类不再满足于永远停留在地球上，探索火星，不仅是为人类寻找下一个栖息地，也是在推动人类成为更高级的星际文明。《逐梦火星:我们的红色星球之旅》（“微百科系列·第二季”）从火星科幻小说讲到火星探索科学，在重温人类太空探索历程的艰险与波折的同时，展现了人类的科技成就、面临的机遇与挑战，以及火星对于人类生存发展的真正价值。
1969年，“阿波罗11号”的宇航员在月球上迈出第一步后，许多人都认为火星将是人类的下一个目的地。然而半个多世纪以来，只有机器人探测器去过这颗红色星球。
如今，随着埃隆·马斯克的SpaceX公司及其他民营企业在太空探索领域的崛起，人类登陆火星的计划再一次被提上了日程。
《逐梦火星:我们的红色星球之旅》追溯了人类从20世纪60年代起陆续实施的一系列火星探测任务，探讨了超大推力火箭、空间推进器、行星际生命保障系统、、安全降落载具和返回载具等技术，分析了新一轮的太空竞赛，并展望了人类未来可能实现的火星生活。

安德鲁·梅(Andrew May)，英国曼彻斯特大学天体物理学博士。有30多年的学术研究经历，出版了多部天体物理、军事历史、科学家传记等方面的著作，现在担任科技期刊的自由撰稿人和科学顾问。

1红色星球的诱惑
2如何前往火星
3火星机器人
4从一小步到大飞跃
5宏伟计划
6民营企业
7火星生活
8新太空竞赛
拓展阅读

     地球的太阳系邻居 火星的颜色是它表面的草和其他植被导致的吗？这种颜色装点了火星平原，赋予了这颗行星连肉眼都清晰可见的独特色调，古人也因此将它描绘成了一个战士。1火星上的草地、森林和田野都是红色的吗？……火星上的土地不可能像撒哈拉沙漠那样荒芜。它很可能是被某种植被覆盖着。既然我们观察到的火星陆地是红色的，那我们可以得出结论：火星上的植被也是红色的。 1873年，法国天文学家卡米尔·弗拉马里翁（CamilleFlammarion）写下了上面这段话。当时的望远镜技术已经能够呈现火星的一些表面特征，这也进一步放飞了弗拉马里翁等人的想象。他们的著作点燃了全世界对火星的热情和兴趣。没过多久，除了所谓的“红色植被”，据说火星上还有复杂的人造运河系统和凶残的凸眼怪物。其实从古代开始，人们就对火星有一种迷恋，而现在人类不过是进入了迷恋火星的近期新阶段。 火星是地球在太空中距离最近的邻居之一。和地球相比，火星距离太阳更远。在望远镜发明之前，人类在夜空中只能看到5颗行星，火星就是其中之一。其他4颗行星包括比地球距离太阳更近的水星、金星，以及比地球距离太阳更远的木星、土星。在这些行星中，只有金星比火星更靠近地球。 地球每年绕太阳运行一周，运行的轨道非常近似圆形，但并不是正圆形，轨道平均半径约为1.49亿千米。为了方便比较太阳系内各种天体的距离，我们把这个轨道半径称作一个“天文单位”（Astronomical Unit），简称为1AU。比如说，金星沿半径为0.72AU的近圆轨道绕太阳运行，它最靠近地球时只相距0.28AU，约为4200万千米。 火星要更复杂。它的轨道明显不是近似圆形，而是一个标准的椭圆。火星轨道上近日点（最接近太阳的一点）与太阳的距离是远日点（火星轨道上距离太阳最远的一点）与太阳距离的五分之四。事实上，所有的行星都沿椭圆轨道环绕太阳运行，这就是开普勒关于行星运动的第一定律。不过对地球和金星而言，近日点只比远日点距离太阳近一点点。 平均来讲，火星与太阳的距离要比日地距离远50%左右。根据开普勒第三定律，“行星的轨道周期随着与太阳距离的增加而增加”，火星绕轨道一周需要的时间也更长。火星年有687天，只比地球年的2倍少几周的时间。在一个火星年期间，火星与太阳之间的距离在近日点为1.38AU，在远日点为1.67AU。 由于轨道偏心、火星年和地球年之间缺乏同步性，地球和火星的距离，还有在地球上看到的火星面貌都会随着时间的推移而发生巨大的变化。有两个专业术语可以帮助我们讨论这个问题：合相（Conjunction）和冲相（Opposition）。业余的天文爱好者可能会觉得这些词听起来很熟悉，但请各位一定要注意，在这种背景下它们的使用方式恰恰会和你的直觉相反。 你可能会下意识地认为“合相”指的是地球和火星在太阳的同一侧且彼此最接近的时刻，“冲相”指的是它们各自位于太阳两侧且彼此距离最远的时候。事实恰好相反。这听起来可能有点疯狂，但它背后其实存在一种鲜为人知的逻辑。这两个术语的出现要追溯到古时候，当时所有人都认为太阳和所有行星绕着静止的地球运转。在这个模型中，“合相”指的是火星和太阳在地球的同一侧且距离最近，而“冲相”指的是火星和太阳分别位于地球的两侧。 冲相是观测火星的较好时间，因为这时候火星距离地球更近，看起来比平时要更大更亮。冲相大约每隔25或26个月出现一次。但同样是在冲相期间，火星是更靠近近日点还是更靠近远日点，也会让火星和地球之间的距离出现很大的差异。 P2-4