第4章 20世纪中后期到21世纪之初人类对火星的探测（一）

　　火星是一个谜一般的行星，19世纪后期至20世纪前期，"火星运河"、"火星人"等一度被传得沸沸扬扬，科幻小说家所著的《大战火星人》之类的小说也广为传播。人类进入空间探测时代后，火星理所当然成了十分吸引人的探测目标。
　　早期探测火星的国家主要有地跨地球东西方的俄罗斯大帝国、地球西部的美利坚合众国，稍后有地球东部的大中华共和国加入。这些国家在探测火星的道路上经历了一次次的失败，才逐步走向成功。对于这方面的史料，参加考察火星的科学家们都非常了解。一部《近500年人类对火星的考察》是科学家们必读的电子书。只要需要，他们随时可以点出有关内容。为了了解近500年以前人类走过的探测火星的艰辛历程，此时科学家们都已经在电子书上点出《人类对火星的早期探测》一节，内容有：
　　1960年10月10日14时27分49秒，俄罗斯大帝国向火星发射了第一枚探测器火星1A号，但是发射失败。紧接着就在四天以后，即1960年10月14日，俄罗斯大帝国第二枚火星探测器升空。然而这两枚火星探测的先行者却连地球轨道都没能到达。火星1A号又称着人造卫星23号。它是俄罗斯大帝国的火星无人探测器，也是俄罗斯大帝国首次探索火星的计划。它与火星1B号完全一样，是火星计划最早发射的探测器。火星1A号目的是研究火星附近的宇宙射线、磁场、微陨石和大气环境、有机物构成，但是它在1960年10月10日发射后，第三节火箭出故障，任务失败。
　　火星1A号是俄罗斯大帝国火星计划中的一个飞掠火星的探测任务。它采用的是改进了的金星计划探测器，整体上看是一个长3.3米、直径1米的圆柱体。该探测器内安装了多种科学研究设备和通讯设备，原计划研究火星附近的宇宙射线、磁场、微陨石和大气环境乃至有机物构成等情况。该探测器在1963年3月21日距地球大约1亿公里的地方因为导航设备的故障而失去控制，进入黄道面成为了一颗太阳卫星。
　　1960年10月14日13时51分03秒，俄罗斯大帝国火星1B号失败。火星1B号是俄罗斯大帝国的火星无人探测器，也是俄罗斯大帝国首次探索火星的计划，它与火星1A号完全一样，是火星计划最早发射的探测器，但是它在1960年10月14日发射后，第三节火箭出故障，任务失败。，
　　1962年10月24日17时55分04秒，俄罗斯大帝国火星1962A发射失败。
　　1962年11月1日17时55分04秒，俄罗斯大帝国火星1号失败。火星1号是1962年11月1日由俄罗斯大帝国发射的火星探测器，是人类发射的第一个火星探测器，它被普遍认为是人类火星之旅的开端。质量为863.5千克，探测器直径1.1米，高3.3米，并装有2块太阳能电池板和折叠式抛物面天线。它升空4个月后，在距地球1亿多千米处与地面的通信中断，没有完成飞近火星考察的任务。
　　1962年11月4日15时35分15秒，俄罗斯大帝国火星1962B发射失败。
　　1964年11月5日19时22分05秒，美利坚合众国水手3号失败。水手3号探测器是美利坚合众国行星和行星际探测器系列中的第三个探测器，从1962年7月至1973年11月共发射10个，其中3个飞向金星2个成功，6个飞向火星，4个成功；另一个是对金星和水星进行双星观测，成为第一个双星观测器。"水手"号探测器的任务主要是探测金星和火星及其周围空间。该探测器原计划飞越火星以获取火星表面的照片，但由于太阳能电池板不能展开而无法正常工作。
　　1964年11月28日14时22分01秒，美利坚合众国水手4号圆满成功。水手4是美利坚合众国发射的一系列以飞越方式进行的星际探险中的第4个火星探测器，并且是第一个成功飞越火星的太空船。它在1964年11月28日发射。它回传了第一张火星表面的照片，并且是第一张从除了地球以外另外一个行星上拍的照片。同时，这张充满了陨石坑、死寂世界的照片，震惊了科学界。
　　"水手4号"火星探测器，从距离火星1万公里处拍摄了21幅照片，成为人类第一个成功到达火星的无人宇宙飞船。
　　水手4号是由美利坚合众国宇航局设计制造的第2个火星探测器，它是在美利坚合众国与俄罗斯大帝国的军事对抗时期诞生的产物，于1964年11月28日发射。水手4号的设计，为执行近距离火星科学观测,并将结果传回地球。其它的任务目标,包括在火星附近执行行星际的地表及粒子测量，并提供行长途星际飞行的工程技术的经验及知识。
　　水手4号太空船成功地执行了所有规划的活动，并且回传了有用的资料。从发射至1965年10月1日，当时距离地球309.2百万公里，而天线方向使讯号取得暂时停止。资料获取从1967年底回复。宇宙尘埃侦测器在9月15日的15分钟内记录了17次，这一场明显的微陨石雨暂时地改变了太空船姿势而且很有可能稍微损害了温度防护罩。后来推测太空船曾近距离飞越了粉碎的慧星或它的残骸。
　　12月7日，姿势控制系统里的气体已经用完了，接下来12月10日及11日发生了83次有记录的微陨石撞击，造成高度扰动及讯号强度的降低。1967年12月21日，与水手4号失去连络。
　　任务中所有传回的资料共计5.2MBits。所有操作的实验都成功，除了离子室/盖格计数器在1965年2月坏掉以及等离子侦测器因电阻在1964年12月6日坏掉而效能降低。传回的照片显示类似月球的陨石坑地貌(在后来的任务中发现这在火星上并不是典型的，而只是存在于水手4号拍摄到的古老地区)。此次任务中估计表面大气压为4.1至7.0毫巴(410~700帕斯卡)，白天气温摄氏-100度，没有侦测到磁场。
　　陨石坑与薄大气层显示出一个相当不活跃的行星暴露在严峻的太空中，使在火星上找寻智慧生物的希望基本上破灭。火星上的生命曾经是几世纪以来科幻小说的主题，但在水手4号任务后，一般认为如果火星上有生命，它大概会以更小、更简单的形式存在。
　　"水手4号"总花费约为8230万美元。整个系列的水手号太空船(从水手1号至水手10号)的总研究、开发、发射及支援花费接近5.54亿美元。
　　1964年11月30日13时12分，俄罗斯大帝国探测器2号失败。探测器2号是俄罗斯大帝国在月球探测器的基础上改进而来的，重890千克，探测器2号于1964年11月30日在拜科努尔航天发射场使用闪电2运载火箭成功发射，并进入153×219公里地球停泊轨道。主要研究磁场、光谱分析、臭氧等。1965年因太阳能电池板损坏，使探测器2号电力不足，最后于1965年2月17日与地面失去联系。
　　1965年7月18日14时38分，俄罗斯大帝国探测器3号失败。
　　1969年2月24日，美利坚合众国水手6号发射成功，7月31日抵达火星。
　　1969年3月27日，美利坚合众国水手7号发射升空，8月5日抵达火星。
　　1971年5月9日01时11分02秒，美国水手8号发射失败。水手8号探测器原计划与水手9号探测器一同前往火星探测。但由于发动机故障而重新坠入大气层，最终坠落在大西洋内。
　　1971年5月30日22时23分04秒，美利坚合众国水手9号圆满成功。水手9号用于探索火星，也是水手计划的一部份。经过半年多的飞行，于1972年1月3日进入环绕火星的轨道。其近火点为1390千米，远火点为17920千米，运行周期为12小时34分钟。这是人类派往火星考察的第一颗人造火星卫星。1972年10月27日，水手9号耗尽能源而坠入火星大气中。
　　水手9号于1971年5月30日发射飞向火星，并于同一年11月14日抵达火星，成为第一个环绕除了地球以外第一颗行星的太空船─仅仅小幅度领先苏联的火星2号及火星3号，它们都在一个月之内抵达。经过好几个月的沙尘暴后它终于传回令人惊讶的地表清晰照片。
　　水手9号探测器是八面柱体，带有4块太阳能电池帆板.质量976千克，内装两台电视摄像机、电子计算机、信息储存系统、红外辐射计、红外干涉摄谱仪和紫外摄谱仪。
　　"水手9号"飞船沿火星外层空间轨道飞行，成为火星的第一颗人造卫星，环绕火星轨道进行长期考察。"水手9号"在经历了5个半月的飞行之后，于1971年11月13日抵达火星。"水手9号"成功拍摄了火星全貌，发回7329张照片，确认火星上并不存在运河，火星的一个半球上有许多环行山，外貌很象月球，另一个半球则比较平坦。
　　水手9号设计为延续进行从水手6号及7号的大气研究，并且绘制超过70%火星地表，以之前火星任务都未有的最低高度(1500公里)及最高分辨率(1公里/像素x100米/像素)。红外线辐射计用来侦测热源做为火山活动的证据。两个火星的卫星也同时被分析。水手9号最后超越它的设计目标。
　　水手9号为第一艘环绕地球以外行星的太空船。它携带的仪器酬载与水手6号及7号相似，但因为控制太空船进入火星轨道需要较大的推进系统，它的重量比水手6号及水手7号加起来还重。
　　当水手9号抵达火星时，大气布满了灰尘使地表模糊不清。水手9号的电脑因此由地球规划暂停绘制地表直到几个月后沙尘暴停止。总计在轨道上349天，水手9号传送了7,329张照片，涵盖了超过80%的火星地表。照片披露了河床、陨石坑、巨大的死火山(如奥林帕斯山，太阳系中最大的已知火山)、峡谷(包括水手谷，超过4,000公里长)、风与水的侵蚀作用及沉淀、锋面、雾以及其它。火星的两个小卫星佛伯斯及帝摩斯也有照相。水手9号任务的发现成为了后来维京计划的基础。巨大的水手谷峡谷系统因水手9号的成就而命名。
　　"水手9号"发射回来的7,329张照片揭示出一颗寒冷的布满尘埃的行星，有着坑坑洼洼的表面，被死火山、大峡谷和极冠所统治着。最令人惊奇的是这样一个发现:看似干涸已久的河床在某一时期曾拥有丰富的水源。发向地球的照片反驳了火星上存在运河的观点，使科学家作出结论，这颗红色行星上并没有生命存在的明显迹象。
　　水手9号太空船传回的5400万份资料以及7329张火星影像提供了分析火星大气组成、密度、压力及温度，及火星表面全部的地貌情况，行星的重力情情况。水手9号太空船发现火星上具有火山及峡谷(其中最著名就是4800公里长的火星大裂缝)，此外还发现火星南半球浅留有古老的陨石坑，而在北半球的地形则较新，此任务还摄得火星上的火山详细影像以及火星上尘暴的相关资资料。1972年10月27日水手9号耗尽能源而坠入火星大气中。