今年10月，我国第一个火星探测器“萤火一号”将搭乘俄罗斯的运载火箭，踏上访问火星的漫漫旅程。这是我国继载人航天工程、探月工程之后，首次开展的地外行星空间环境探测活动。

　　据最新消息，目前“萤火一号”已经运抵俄罗斯，经过最后的联合调试等待发射。按计划，今年10月，“萤火一号”将与俄罗斯火卫一·土壤探测器——“福布斯-格朗特”一起，从拜科努尔航天发射场送上太空，于2010年8月开始独立履行火星探测的伟大使命。

　　三度转轨后“萤火一号”单飞

　　“ 萤火一号”是我国自行研发制造的首位“火星使者”，身长、身宽均为75厘米，身高60厘米，翅膀——太阳能帆板张开时为7.85米，体重110千克，而美国“勇气号”、“机遇号”为180千克，今年美国计划发射的新型火箭车体重达600千克，与它们相比，“萤火一号”是火星探测器家族中名副其实的“小个子 ”和“轻骑兵”。

　　据介绍，承担发射任务的“天顶”号运载火箭，将中俄联合探测器送至圆形地球停泊轨道；在停泊轨道上飞行2圈后将转移到过渡椭圆轨道上，飞行1圈后被送入地火转移轨道；探测器在转移轨道上经过10—11个月的巡航段飞行后，2010年9月前后到达环绕火星轨道。

　　联合探测器环绕火星飞行3圈后，“萤火一号”与俄罗斯的探测器分离，进入在轨测试和在轨运行阶段。“福布斯”将转途去探测“火卫一”，“萤火一号”则进入绕火星的椭圆形轨道，在“近火点”800公里、“远火点”80000公里、轨道倾角正负5度的火星大椭圆轨道上，展开它的太阳能帆板，正式开始独立探测火星。

　　携四大件科学仪器探火星

　　火星上到底有没有生命？火星为什么如此寒冷？火星上有没有水？“萤火一号”将努力解答这些问题。

　　约3.8亿公里的行程中，“萤火一号”主要将带“四大件”探火星——等离子体探测包、光学成像仪、磁通门磁强计、掩星探测接收机，还有两台摄像机。

　　按计划“萤火一号”将开展如下目标任务：探测火星的空间磁场强度、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探测火星地形、地貌和沙尘暴；探测火星赤道区重力场；探测火星上水的消失机制等。

　　超低温休眠8.8小时重新启动

　　“ 萤火一号”遭遇的最大技术挑战就是7个长达8.8个小时的火星阴影。此时，火星将运行至探测器和太阳之间，“萤火一号”上的太阳能帆板接收不到能量，只能靠有限的蓄电池来维持工作，为了保存能量，就必须使探测器上的部件进入休眠状态，待火星飞出“长火影”后，再将这些部件加电唤醒，重新启动工作。届时周围环境温度只有零下200℃以下，过低的温度很可能将“萤火一号”“冻死”。美国“凤凰”号探测器就在火星的严冬中被“冻死”。

　　经过科学攻关，我国成功掌握了“萤火一号”在超低温环境下的防冻技术。“萤火一号”专门进行了模拟测试，在伸手不见五指、温度为零下260℃的实验环境中休眠8.8个小时之后，“萤火一号”上的16台单机均成功唤醒，且正常工作。

　　此外还需要解决“萤火一号”深冷温度环境下的控制问题以及部件的“超低剩磁”控制问题等，这些都是以前地球卫星、月球卫星没有遇到过的难题。

　　科研团队一举攻破了“深冷环境适应性技术”、“活动部件及电子器件的休眠-唤醒技术部”、“姿控自主控制”、“深空测控技术”、“整星磁清洁控制技术”等五道技术难关。

　　遥控遥测是技术难题

　　“萤火一号”面临的另一个技术难题是遥控遥测。对于地面上的测控中心来说，火星距离地球太远，“萤火一号”的信号会变得十分微弱。

　　目前我国还没有覆盖全球的深空探测网，仅在乌鲁木齐和佳木斯设有两个探测站，覆盖面有限，一些重大的探测活动还需与俄罗斯、欧空局合作。为了在我国数量有限的射电望远镜基础上尽可能地提高测控精度，位于上海、北京、昆明和乌鲁木齐的四台射电望远镜将联合组成中国最长基线干涉仪网，接收“萤火一号”从火星发回的信号。

　　除此之外，“萤火一号”还面临着如何实现多星定向问题。多星定向是姿态控制里的难题，往地球传数据时要对地球定向；拍摄火星时仪器要对火星定向；太阳能帆板还要随时对太阳定向，这对“萤火一号”的姿态控制来说是极大的挑战。王丽云

　　火星表面的水哪里去了

　　所有研究火星的科学家都在思索两件事：一是有越来越多的证据表明火星上曾经遍布着水；二是现在的火星表面已经彻底干涸。

　　为了寻找火星上的水，美国国家航空航天局派出了大批火星远征军，从上个世纪60年代起就对火星进行了大规模的细致探测，直到现在仍有两辆火星车和三个火星轨道飞行器正在对火星进行探测，这些协同作战的探测任务获得了出人意料的结果：火星表面已经在水的作用下面目全非，虽然这一结论在科学上令人激动，但它也使所有的探测计划都采取了跟着“水”走的策略，忽视了另一个问题，这就是“为什么火星表面是干燥的？”

　　一种观点认为，这可能是火星大气不断流失之后的必然结果，火星地处小行星带边缘，外来天体的频繁撞击很容易将大量的气体抛离火星，同时火星自身的磁场也很弱，也难以阻止太阳风对火星大气的 “掠夺”。再加上火星的引力也不够强，在阳光的照射下上层大气中的氢原子也可以轻易逃逸，这一切都让火星上的液态水无法长时间地存在下去。

　　但目前，这个问题更多地还停留在理论阶段，其中尚有许多细节并不为人所知。有科学家认为，为了更深入地探究火星为何干涸，就必须对火星的电离层、磁场和空间环境进行全方位的研究。

　　和在近圆轨道上只能对火星周围有限局部进行探测的探测器不同，“萤火一号”到火星距离的变化幅度可达100倍，能够对火星四周大范围内的空间环境状况进行探测，探测器上搭载的磁强计、电子分析仪、质子分析仪以及行星离子分析仪等，能够重建出火星大气、磁场和太阳风的相互作用，为解答火星的干涸之谜提供有价值的线索。

　　中国为何探火星

　　为什么世界航天强国对火星的热情有增无减，难道火星上真的存在着与地球接近的生存环境和气候特征？

　　北京大学地球与空间科学学院焦维新教授表示，火星是地球上人类可以探索的最近行星。大约40亿年前，火星与地球气候相似，可能也有河流、湖泊，未知的原因使得火星变成了今天这个样子，因此探索导致火星气候变化的原因对保护地球气候具有重大意义。

　　火星有一个巨大的臭氧洞，火星研究有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果。火星上的绿黏土和火山灰，有利于植物生长；火星大气中有足够的二氧化碳气体，可提高植物光合作用的效能，使农作物获得比地球上更大的丰收。火星上到处都是氧化铁等氧化物质，可还原出氧气来。火星上有丰富的能源，如风能比地球上要丰富得多；火星上有地热能；还可利用二氧化碳和氢制造甲烷燃料；也可用重氢进行核发电等等。火星上有火山活动和水流冲击形成的各种金属富矿，这比散布在土石中的月球金属元素优越得多。

　　焦维新教授说，火星在太阳系行星8兄弟中排行第四，是地球的“弟弟”，木星的“哥哥”。火星与地球的最近距离约5576千米。

　　身为地球的“弟弟”，火星的身子骨比地球要小，直径只有6794千米，但兄弟俩有些习性却很相近，如火星的自转周期为24小时37分22秒；典型的椭圆形公转轨道；四季交替的气候变化和雪、雾、云、霜及旋风等气象特征；南北两极以干冰和水冰组成的极冠等；表面同样拥有山脉、平原、峡谷、火山、干枯的河道等地形地貌，且有明显的南北差异，北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高原，两者之间以明显的斜坡分隔；土壤为弱碱性，含有高氯酸盐和碳酸钙；大气中同样含有微薄的氧气(占0.15%)，二氧化碳(占95.3%)；氮气(占2.7%)，氩气(占1.6%)和水汽(占0.03%)；大量分布着赤铁矿和针铁矿等。

　　当然火星也有其独特的个性，如它冷热无常的体温——近日点和远日点温差将近160℃，冬天最低温度可低至零下133℃；遍布整个星球的风和沙丘；不到地球表面1%的低气压，这些特点又与地球截然不同。

　　尽管火星与地球有些方面有明显差异，但人类对火星还是有着美好的科学幻想，甚至认为火星是人类的第二个家园。中国科学院刘振兴院士乐观地表示，实现火星移民是一个非常长远的目标，虽然困难重重，但这不只是科学幻想。科学空间探索及对空间的开发和利用，是反映一个国家高新技术水平和经济实力的重要标志，开展火星探测对我国的科学、社会和经济的发展具有重要意义。高欣然

　　人类勘探火星大事记

　　■1962年11月1日：前苏联向火星发射“火星1号”探测器，开启了人类探测火星的新纪元，但该探测器在升空4个月后与地面失去联系。

　　■1964年11月28日：美国“水手4号”开始8个月的火星之旅，于1965年7月成功收集到第一批对地球外其他行星的近距离特写照片。

　　■1971年5月28日：前苏联发射“火星3号”探测器，同年12月2日进入火星轨道后，环绕火星运行12.5天后在火星表面软着陆，是人类第一个到达火星的探测器。

　　■1971年5月31日：美国“水手9号”升空，成为第一个火星轨道飞行器。它首次拍摄到火星全貌。

　　■1975年9月9日：美国“海盗2号”发射，实施了3项生物试验。尽管没有寻找到火星存在生命的迹象，科学家发现，火星土壤中存在令人惊讶的化学活动。

　　■1996年12月4日：美国发射“火星探路者”，携带“旅居者”火星车登陆火星。科学家根据发回的大量图片信息判定，火星曾经温暖和潮湿。

　　■1998年7月3日，日本发射“希望”号探测器，使该国成为世界上第3个发射火星探测器的国家，但“希望号”于2003年12月9日被迫放弃。

　　■2001年4月7日：美国发射“奥德赛”火星探测器，目前仍在火星轨道运行，测试火星的地质和气候，试图寻找火星上生命和水的迹象。2002年，“奥德赛”发现火星表面和近地表层中可能有丰富的冰冻水，但这一问题目前存在争议。

　　■2003年6月10日：美国发射“勇气号”火星车，次年1月4日在火星表面成功着陆，它的主要任务是探测火星是否存在水和生命，并分析其物质成分，以推断火星能否适合生命生存。

　　■2003年7月7日：“勇气号”的孪生兄弟“机遇号”火星车发射升空。

　　■2007年2月25日：欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器靠近火星飞行，顺利完成利用火星引力调整飞行速度和轨道的任务。

　　■2007年8月4日，美国发射“凤凰号”探测器，2008年5月26日在火星北极区域登陆，连续不断地向地球发回数据，它收集了冰样，而且还发现火星表面土壤的化学成分与海水非常类似。