登陆火星：美国与前苏联太空探索的噩梦

纵览历史时间，人们对火星的好奇心从没终止。从上世纪 60 时代至今，好几个我国前后左右早已开展了共几十次的火星探寻每日任务，但取得成功登录的屈指可数。

到迄今为止，仅有英国和前苏联取得成功将探测器送到了火星。在其中，美国有八次登录取得成功记录，前苏联也曾在 1971 年短暂性取得成功登录。但是，这两国之间的成功案例也是由一次次的不成功埋下伏笔而成的。在她们发射的探测器中，绝大部分以不成功结束。针对英国和前苏联而言，火星真是便是 “恶梦”一般的存有。

探测器初次飞越火星

人们对火星的憧憬，从宇宙探索前期就开始了。那时候，前苏联刚于 1957 年向太空发射了第一架航天器，只是三年后，就把眼光转为火星。在 20 新世纪 60 时代，前苏联曾一度试着向火星推送探测器，美国nasa (NASA)也迅速就发布了水手 3 号 (Mariner 3)。但是，在最开始的几回每日任务中，探测器都没能取得成功贴近火星。

1960 年 10 月 10 日，前苏联向火星发射了第一枚探测器 Marsnik 1。随后，就在初次发射 4 天之后，第二枚名叫 Marsnik 2 的探测器也发射起飞。殊不知这两颗火星检测的先驱者却连地球轨道都没能抵达，就在发射全过程中发生爆炸事故。

1962 年 10 月 24 日，前苏联发射了第三枚火星探测器通讯卫星 22 号，总体目标是飞越火星。殊不知因为发射探测器的火箭弹存有比较严重的难题，造成 其在抵达地球轨道后没多久发生爆炸。

1962 年 11 月 1 日，前苏联又发射了火星 1 号，方案飞越火星。碰巧是，这枚探测器取得成功进入了前去火星的路轨，而且方案于 1963 年 6 月 19 日抵达火星。殊不知在航行 5 个月、间距地球上 1.06 亿千米远时，探测器上的无线通信产生常见故障，与地球上始终失去联络。

1962 年 11 月 4 日，前苏联的火星探测器通讯卫星 24 号起飞，一样方案飞越火星。殊不知，历史时间一直令人震惊地类似。这枚探测器尽管取得成功进入了地球轨道，但当它转换方向前去火星路轨时，火箭弹无法取得成功打火，2个月后坠入大气圈损坏。

1964 年，英国也依次向火星发射了两颗探测器，分别是水手 3 号（Mariner 3）和水手 4 号（Mariner 4）。在其中，水手 3 号于 11 月 5 日发射起飞，方案飞越火星。它是英国发射的第一枚火星探测器，殊不知发射只是一小时后，太阳能发电太阳能电池板就发生难题，探测器的维护机壳无法按预订方案与探测器分离出来，造成 探测器偏移路轨，最后发射不成功。

可是，水手 4 号的主要表现却很优异。这枚探测器于 1964 年 11 月 28 日发射起飞，并于 1965 年 7 月 14 日初次飞越火星。因此，它变成了迄今为止第一枚取得成功抵达火星周边并送回数据信息的探测器。水手 4 号向地球上送回了 21 张相片，自此又在太阳光路轨上围绕了三年对太阳风开展检测。

图：水手 4 号飞越火星时拍攝的相片

水手 4 号发射二天后，也就是 1964 年 11 月 30 日，前苏联再度向火星发射了探测器 Zond 2，可是这枚探测器一样以不成功结束。它尽管到火星周边，但不可以向地球上送回一切数据信息。

1969 年，NASA 向火星发射了水手 6 号（Mariners 6）和水手 7 号（Mariners 7）。这两颗探测器都抵达了火星，带上有更优秀的仪器设备和通信设备，并送回了几十张相片。好巧不巧，这两个探测器都正好掠过火星的陨坑地区，这让科学家们误认为火星跟月球看起来类似。

前苏联也于 1969 年向火星发射了两颗探测器，殊不知这乃至比先前的状况更为槽糕，第一枚探测器火星 1969A 在发射 7 分鐘后因发动机爆震发生爆炸事故，而火星 1969B 发射后不上 1 分鐘就坠向了路面。

1971 年，英国向火星又发射了两颗探测器，试着进到火星路轨，围绕火星航行，以获得火星的高清照片。5 月 8 日，NASA 的水手 8 号 (Mariner 8)在发射全过程中以不成功结束，坠落北大西洋。随后，5 月 30 日，水手 9 号（Mariner 9）发射起飞，变成了迄今为止第一枚取得成功进到围绕火星路轨的探测器，获得了前所未有的取得成功。它在火星路轨上工作中了接近一年之久，送回了 7329 张相片，包括了火星表层超出 80% 的一部分。

初次登录火星表层

前苏联在 1971 年向火星发射了三枚探测器。5 月 10 日，前苏联发射宇宙空间 419 号 (Kosmos 419)，并进入了地球轨道。依照方案，这枚探测器应当在地球轨道上滞留 1.5 钟头，随后打火向火星迈进，可是因为人为因素，結果它的记时器要等上 1.5 年才向火箭弹传出这一打火命令。

火星 2 号和火星 3 号是前苏联当初发射的此外两颗火星探测器，他们与宇宙空间 419 号的设计方案基本上完全一致，各自于 5 月 19 日和 5 月 28 日发射起飞，火星 2 号登月舱于 11 月 2 日抵达火星，但没多久便与地球上失去联络。火星 3 号于 12 月 2 日到达，变成了迄今为止第一个取得成功在火星表层降落的探测器。但悲剧地是，它只是火星上工作中了大概 20 秒，乃至没能送回一张照片，就与地球上失去联络。

图：前苏联火星 3 号登陆器

接着，前苏联又相继发射了四枚探测器，获得了一部分取得成功。

火星 4 号于 1973 年 7 月 21 日发射起飞，火星 5 号于 7 月 25 日发射起飞，他们各自于 1974 年 2 月 10 日和 2 月 12 日抵达火星周边。在其中，火星 4 号未能取得成功进到火星路轨，而火星 5 号则在进到火星路轨拍到全世界第一张火星彩色相片后停止工作。

火星 6 号和火星 7 号都带上有路轨器和登月舱，他们各自于 1973 年 8 月 5 日和 8 月 9 日发射起飞，随后各自于 1974 年 3 月 9 日和 3 月 12 日抵达火星周边。在其中，火星 6 号的登月舱取得成功进入了火星地球大气层并打开了滑翔衣，但登月舱被碰撞催毁。而火星 7 号的登月舱 “取得成功”错过这颗大行星。

前苏联探测器取得成功登录火星后，英国在 1975 年向火星发射了俩对路轨器和登月舱。海盜 1 号和海盜 2 号都于 1976 年到达火星周边，并在路轨器仍在上边工作中的状况下将登月舱送至了土层。这两个探测器都不断工作中了多年，并向地球上传到了很多信息内容，这也是人们初次对火星的深层次探寻。

20 新世纪 80 时代，前苏联曾2次试着检测火星的通讯卫星火卫一（Phobos），但2次每日任务都以不成功结束。1991 年，前苏联瓦解，其太空计划由乌克兰和俄罗斯承继。乌克兰航天部门拿到接棒，于 1996 年 11 月 16 日发射了火星 96 号每日任务。殊不知，探测器进到地球轨道后无法取得成功打火进到前去火星的路轨，没多久后坠落中国太平洋。

第一个飞越火星的探测器 “水手 4 号”

在人们探寻火星的过程中，有两个探测器称得上是 “大元勋”，在其中之一便是 NASA 的水手 4 号。它是第一个取得成功飞越火星并传到火星表层相片的探测器。它设计方案的关键目地是对火星开展近距的科学研究观察，并将观察数据信息传到地球上，别的总体目标是在火星周边开展力场和颗粒精确测量，为之后的星际飞行出示工作经验。

图：NASA 水手 4 号火星探测器

水手 4 号宇宙飞船由八角形的镁架构构成，跨过直线长 127 公分，高 45.7 公分。四块太阳能发电太阳能电池板联接到架构的顶端，端到端跨距为 688 公分，包含从两边拓宽的太阳能发电工作压力叶子。架构顶端还安裝了直徑 116.8 公分的功率放大抛物面天线。无线天线边上的 223.5 公分高的船头上，则安裝有全向低增益天线。

探测器的总高宽比为 289 公分。在底端管理中心，电视机监控摄像头安裝在扫描仪服务平台上。八角形的架构容下了电子产品、电缆线、中区推动系统软件及其姿态控制汽体供货和控制器。大部分科学研究实验室仪器都安装 在架构外边。除开电视机监控摄像头，别的仪器设备还包含磁力计、浮尘探测器、宇宙射线望眼镜、虏获辐射源探测器、太阳光等离子技术探测器和电离室 / 盖革计数器。

电力工程由四块 176 x 90 公分太阳能发电太阳能电池板构成，包含 28224 块太阳能电池板，能够在火星出示 310 瓦电力工程。一个充电电池银锌电池用以储备开关电源。单火箭燃料联氨用以推动，根据安裝在八角形构造一侧的 4 喷气式飞机叶子式闭环控制 222-N 汽车发动机。姿态控制由安裝在太阳能发电太阳能电池板尾端的 12 个冷N2喷头和 3 个手机陀螺仪出示。太阳能发电工作压力叶子，每一个总面积 0.65 平米，联接在太阳能发电太阳能电池板的顶尖。位置信息由四个太阳感应器、一个地球上感应器、一个火星感应器和一个 Canopus 感应器出示。

数据信息能够储存在容积为 524 万比特的录音带上，便于稍候传送。全部实际操作均由指令分系统操纵，可解决 29 个立即指令词或 3 个半途姿势量化分析词指令中的一切一个。中间电子计算机和定序器应用 38.4 kHz 同歩頻率做为時间标准来实际操作储存的时钟频率指令。温控是根据应用安裝在六个电子器件部件上的可调式百叶窗帘、双层绝缘层毯、打磨抛光铝屏和表层处理来完成的。

历经 7 个半月的航行，包含 1964 年 12 月 5 日的一次半途机动性，水手 4 号于 1965 年 7 月 14 日和 15 日飞越火星。那时候间距火星表层近期 9846 千米，间距地球上 2.16 亿千米，以相对性于火星约 7 千米 / 秒 (相对性于地球上 1.7 千米 / 秒)的速率挪动。飞越全过程中拍攝的图象被储存在L波段录音带中。音频图象在数据信号再次收集和操纵后约 8.5 钟头逐渐向地球上传送，一直不断到 8 月 3 日。全部图象都传送了2次，以保证沒有内容丢失或毁坏。

水手 4 号取得成功实行了全部预订主题活动，并传到了从发射到 1965 年 10 月 1 日期内全部有效的数据信息，那时候它间距地球上 3.092 亿千米，无线天线临时终止了数据信号收集。1966 年 5 月 3 日再次创建了间断性监测联络，表明航天飞机和仪器设备已经运作。所有数据收集工作中于 1967 年末修复。

9 月 15 日，宇宙尘埃探测器在 15 分鐘内纪录到 17 次数据信号，显而易见碰到了中小型流星，因此它临时更改了航天飞机的姿势，并很有可能轻度毁坏了隔热保温罩。12 月 7 日，姿态控制系统软件的汽体供货耗光，12 月 10 日和 11 日，共纪录到 83 次微流星体碰撞，造成 姿势摄动和接收灵敏度降低。1967 年 12 月 21 日，水星 4 号与地球上的通讯停止。

水手 4 号每日任务传到的总数据信息为 520 万比特。除开电离室 / 盖革计数器在 1965 年 2 月无效和等离子技术探头在 1964 年 12 月 6 日因电阻常见故障而特性降低以外，全部的试验都运作得很取得成功。回到的图象表明了一个相近月球的陨坑地貌。据统计，火星土层大气压力为 4.1 至 7.0 毫巴，大白天溫度为零下 100 ℃，沒有检验到电磁场，得到的结果是太阳风很有可能与火星空气立即相互功效，空气和表层彻底曝露在太阳光和宇宙辐射下。

水手 4 号每日任务的成本费可能为 8320 万美金。水手系列产品探测仪 (水手 1 号到水手 10 号)的科学研究、发送和适用花费总金额约为 5.54 亿美金。

初次登录火星的 “火星 3 号”

与水手 4 号不一样的是，原苏联火星 3 号是人类历史第一艘在火星上取得成功软着陆的航天飞机。火星 3 号和火星 2 号每日任务由同样的探测仪构成，每一个探测仪都由轨道器和着陆器构成。火星 3 号着陆器的关键科学研究总体目标是在火星上开展软着陆，从火星表层传到图象，并回到相关气象要素、大气成分及其土壤层机械设备和物理性质的数据信息。

火星 3 号着陆器安裝在与推动系统软件相对性的轨道器上。它包含一个直徑 1.2 米的球型着陆舱，一个直徑 2.9 米的锥形空气动力制动系统保护罩，一个降落伞系统软件和推算火箭弹。全部着陆器满油然料后重为 1210 Kg，在其中球型着陆舱重 358 Kg。

由小型汽体汽车发动机和充压N2器皿构成的全自动自动控制系统出示姿态控制。四个 “炸药”汽车发动机安裝在锥体的边缘，以操纵仰俯和偏航。主降落伞和輔助降落伞，运行着陆的汽车发动机，及其雷达探测高度测量仪都安裝在着陆器的顶端。泡沫塑料被用于消化吸收着陆时的冲击性。着陆舱有四个三角形的 “花朵”，在着陆后会开启，使航天飞机恢复过来作用，并外露仪器设备。

图：火星 3 号登陆器剖视图

着陆器上配有2个能够 360 度观查火星表层的电视机监控摄像头，用以科学研究大气成分的质谱仪器、溫度、工作压力日风感应器及其精确测量表层机械设备和物理性质的机器设备，包含寻找有机材料和性命征兆的机械设备铁铲。除此之外，上边还含有前苏联盾形章纹的三角旗。四个无线天线从圆球顶端外伸来，根据L波段无线通信系统软件与轨道四轴飞行器开展通讯。该机器设备由充电电池供电系统，在分离出来前由轨道四轴飞行器电池充电。温控是根据隔热保温和热管散热器系统软件来保持的。着陆舱在发送前开展了消毒杀菌，以避免环境污染火星自然环境。

火星 2 号和 3 号着陆器配用了名叫 Prop-M 的中小型走动智能机器人。智能机器人的品质为 4.5 Kg，并根据电缆线拴在着陆器上，便于开展立即通讯。这一智能机器人被设计方案成能够在滑雪板上 “走动”，極限是 15 米（与电缆线长短同样）。Prop-M 的身上带上了动态性渗入仪和辐射源密度仪。

Prop-M 的主架构是个粗大的小盒子，正中间有一个不大的凸起。架构由2个平扁滑雪板支撑点，在其中一个从两侧往下拓宽，使架构稍高于表层。小盒子的前边是阻碍物检测棒。Prop-M 方案在由机械臂胳膊着陆后置放在路面上，并在电视机监控摄像头的视线内挪动，每过 1.5 米慢下来开展精确测量。火星土壤层中的健身运动印痕也将被记下来，以明确原材料的特性。

1971 年 12 月 2 日，着陆器与轨道器分离出来。大概 15 分鐘后，降低模块运行，将空防罩偏向正前方。接着，该控制模块以 5.7 千米 / 秒的速率以不上 10 度的视角进到火星地球大气层。制动系统降落伞接着进行，主降落伞被收拢，直至着陆器降至亚音速下列，这时候主降落伞彻底进行，隔热材料被弹出来，雷达探测高度测量仪被开启。在 20 到 30 米的高宽比，以 60 到 110 米 / 秒的速率，主降落伞中断连接，一枚小火箭把它推倒边上。此外，着陆器的推算火箭弹运行。全部进到地球大气层的全过程花了 3 分鐘多一点儿的時间。

据报道，火星 3 号着陆器以 20.7 米 / 秒的速率碰撞土层。为了更好地避免毁坏仪器设备，仓内还配备有减振器。四个花朵样子的外盖开启，接着着陆器逐渐向火星 3 号轨道器传送数据信号。殊不知只是 20 秒后，因为不明缘故，数据信号传送终止，地球上沒有接到来源于火星表层的数据信号。

现阶段还不清楚常见故障缘故是来源于着陆器還是轨道器上的通讯汽车继电器。着陆器传到的一部分全景图图象沒有表明关键点，并且光照强度极低。常见故障的缘故很有可能与那时候产生的很强火星风沙相关，这次风沙很有可能引起了日冕充放电，毁坏了通信系统。风沙还可以表述图象光源欠佳的缘故。