经过200多天的飞行，三台来自三个国家的火星探测器，已成功抵达目的地，正式开启了各自的火星之旅。其中，阿联酋的“希望号”探测器率先于2月9日进入火星轨道。随后，来自中国的“天问一号”在2月10日进入环火轨道，并在2月15日、2月20日和2月24日先后实现了近火制动。最后，最晚出发的美国“毅力号”探测器，则在北京时间2月19日成功降落在火星的杰泽罗陨石坑，与同型的“好奇号”火星车一起执行火星表面的巡视和探测任务。
三名新人：“天问一号”尝试一次完成三步走
2020年7—8月，是两年一度的火星观测发射窗口期。为此，阿联酋、中国和美国先后选择在7月下旬发射各自的火星探测器，开启新一轮的火星探秘之旅。
究竟这三台火星上的“新成员”有何异同，各自又将承担着什么样的探测任务？南都大数据研究院进行了对比：
从上表可以看出，率先出发的阿联酋“希望号”是最早进入火星轨道的探测器，紧随其后的是由长征五号火箭搭载升空的“天问一号”。最晚出发的“毅力号”则最晚到达，但它并没有像两位“先到者”那样在火星轨道上绕行，而是利用“空中起重机”的方式，经历了恐怖七分钟后直接降落到火星表面。
而从它们所携带的科学仪器上看，不同分辨率的照相机成了“标配”。除此之外，“希望号”还配备了火星红外光谱仪、火星紫外线光谱仪等，对火星的大气层进行深度观察与分析。“天问一号”则同时携带了火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪等仪器，除了研究火星的电离层与表面气候外，更将降落专用的火星车，对火星表面的土壤特征以及水冰分布等进行结构分析。“毅力号”更携带了地面穿透雷达、雷达成像仪RIMFAX以及第一个在外星球上测试动力飞行的飞行器——“机智号”无人机，更首次装配了将二氧化碳转化为纯氧的装置。
三台探测器的预期服役时间在3个月到2年不等。其中，“毅力号”已经降落到火星表面，陆续传回了多张火星表面的照片，并首次捕获火星表面的音频记录。
“毅力号”拍摄：火星地表（来源：NASA）
“天问一号”将一次性完成“绕落巡”三步走：探测器先在火星轨道环绕约三个月，并在5月—6月期间将选择合适的时机将火星车降落到火星表面，开始巡视与样本采集、分析任务。而阿联酋的“希望号”则只会环绕火星轨道飞行，不会着陆。
三台探测器各自创造了不同历史。“天问一号”除了是世界上第一个一次完成“绕落巡”三步走的探测器外，更是中国对火星探测的开始。“毅力号”首次搭载了将二氧化碳转化为纯氧的装置和首台利用Linux编码、控制的异星无人机“机智号”，为未来人类的登陆做准备。“希望号”则是阿拉伯世界的首次火星探测任务，通过这次探测之旅，世界更将首次获得对火星大气层的整体视图。
需要注意的是，无论是“毅力号”，还是“天问一号”的火星车，都将在火星表面采集相关的岩石、土壤和水冰样本。但所采集的样本暂时只能打包、封存在探测器内，等待后来者取出、回收。受客观因素和技术所局限，“天问一号”们目前还不能像“嫦娥五号”等月球探测器那样，通过火箭自行返回地球，实现样本的精准回收。
新人们并不寂寞：当下共有十一台工作中的火星探测器
三台“初到”的探测器并不寂寞。据南都大数据研究院统计，算上这三位“新人”，目前一共有11台探测器正在火星轨道和火星表面上工作着：
从现存探测器的数量上来看，美国最多，一共有六台。除了刚刚抵达的“毅力号”外，还有同型的“好奇号”火星车，以及静止观测平台“洞察号”在火星表面一起执行任务。此外，在火星轨道上，还有火星奥德赛号、火星勘测轨道飞行器等三个卫星和环绕器正在工作之中。
欧洲航天局则在2003年6月成功发射了火星快车号，在火星轨道上进行绕行探测，预计将工作到2026年。经过两年的曲线“绕行”，印度的曼加里安号火星探测器也在2014年9月成功进入火星轨道。而在2016年3月，由俄罗斯联邦航天局与欧洲航天局联合开发的火星微量气体任务卫星也成功发射，并顺利抵达火星轨道，目前也是正常工作状态。
而从探测器的发射次数来看，从20世纪60年代开始，美国与前苏联一共进行了近40次尝试，但总体成功率不足一半。前苏联的18次火星探测任务更都以失败告终。苏联解体后，俄罗斯接过了火星探测的接力棒，先后进行了三次尝试。其中，由中国研发的第一颗火星探测器“萤火一号”在2011年11月9日4时16分（北京时间）在哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场搭乘俄罗斯运载火箭发射升空。但因没有进入预定轨道，2011年11月23日，俄罗斯联邦航天署宣布，搭载“萤火一号”的“福布斯－土壤”探测器发射失败。
地表探测器：巨无霸“毅力号”，“天问一号”设备不逊色
2021年5月—6月，“天问一号”所携带的火星车将正式降落火星地面，开展相关的探测工作。据南都大数据研究院统计，目前在火星表面且处于工作状态的探测器一共有三个：
其中，“好奇号”与“毅力号”是同型号的火星车，都采用太阳能与核动力（钚-238）作为动力，重量也仅相差约一百公斤。
而在2018年11月抵达火星赤道附近埃律西昂平原的“洞察号”则属于静止观测器，只有“三条腿”用作固定机体，主要执行监测、分析火星上的气温、风速、气压等信息，同时通过钻探头，去了解火星内核大小、成分和物理状态、地质构造，以及火星内部温度、地震活动等情况，并尝试回答一个科学界最基本的问题：行星是如何形成的？由于缺乏移动、巡查能力，所以仅重358公斤，通过内置的锂离子电子，利用太阳能供电板提供动力。
“毅力号”是当今最大、设备最齐全的火星车，自身重量超过1吨。据NASA透露，“毅力号”采用核动力供能，即钚衰变，备用能量是可储能的一对锂电池，除了应急也能在爬坡等恶劣环境下提供额外动力支持。其核心电机的预期寿命为14年。
“天问一号”所携带的火星车（暂未正式命名）仅重240公斤，是人类第一辆采用主动悬架设计的火星车，配置有4片太阳能电池板。其导航速度为每小时40米，最大速度每小时200米，越障高度30厘米，爬坡角度30，相关数据均超越了勇气号与机遇号，与最先进的毅力号相比仅在爬坡角度这一项目略有逊色。此外，车体搭载导航地形相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、多光谱相机、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪，总计7大科学载荷，围绕巡视区形貌、巡视区土壤结构、水冰分布、巡视区表面元素、矿物和岩石类型等课题展开探测。和“毅力号”一样，“天问一号”所携带的火星车经过“恐怖七分钟”的考验后，或将降落在火星表面的杰泽罗陨石坑附近。另一个降落的备选地点则可能是克里斯盆地附近。
火星车：超期服役或将成常态
火星车一般能工作多久？南都大数据研究院观察并对比了几台在人类历史上较知名的火星车：
*注：一个火星日约为24小时37分22秒
数据显示，超期服役成为火星车的一大特征。设计寿命只有90个火星日的“勇气号”，实际工作时间超过了2500天。同样预期工作寿命为90个火星日的“机遇号”，更在火星上见证了5000多次的日出与日落，超期服役15年，成为人类探测火星的一大传奇。2012年8月成功登陆火星的“好奇号”预期工作寿命仅为两个火星年，约687天，但直到现在也还在正常服役之中。
为此，设计工作寿命仅为3个月（90个火星日）的“天问一号”所携带的火星车，在顺利降落后，只要保证太阳能面板所维持的动力，再加上创新性地利用气凝胶保温材料来减少热量损失和独创的相变保温系统，同样可能成为火星上的“劳模”，实现超期服役。
未来：人类登陆火星并不容易
多个探测器已经成功环绕和降落火星，那么人类呢？能否早日登上地球的邻居？
世界首富、特斯拉CEO和SpaceX创始人埃隆·马斯克曾在多个场合公开表示，对人类在2026年登陆火星“充满信心”。同时，他更预言，在人类登陆的10年后，首个火星城市将建成。
但现实可能并非如马斯克所预料的那么顺利。首先是飞船，Space X的SN8星舰飞船仅实现了一次不算十分完美的12公里高空飞行测试，在着陆时更发生了爆炸。而SN9的飞行测试工作由于无法取得飞行许可而遥遥无期。马斯克此前曾经预计，星舰飞船要完成最终研发，需要经过至少20个迭代升级，照此目标，五年内完成研发的机会可以说是微乎其微。
其次是旅途风险。前往火星不仅需要有勇气和金钱，更要有强健的体魄，就连马斯克也承认，从地球到火星的旅程“仍然充满危险”。
最后是火箭与动力的问题。美国的航天专家罗杰·迈尔斯在最新的研究报告中指出，以现有的条件，即使最简单的一趟火星登陆之旅，也需要消耗约1000吨推进剂，“约等于几十个火箭来助推”，所以核电和核热能火箭或将是最好的选择。但到目前为止，人类还没研制成功任何一台核动力火箭。
出品：南都大数据研究院
研究员：陈泽然
设计：严丽萍
实习生：佘成雨
统计截止日期：2021年2月28日
数据来源：NASA、媒体公开报道等
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