- 封面故事
- 2020年
- 605期－尋找火星人（5月號）
文章專區
2020-05-01前進火星—從過去到未來的火星探索任務
605 期
Author 作者
孫尚永Rock Sun泛科學作者，多寫作關於天文及空想科學，曾協助帶領國際遊學團隊前往NASA。
人類史上第一張火星的照片，是在1965年拍的......竟然這麼早？那個時候不是還在進行登月競賽嗎？
其實早在50幾年前，1970年代蘇聯和美國就已經開始初步的火星探測計畫，也是美俄太空競賽的衍伸，且在登陸月球的阿波羅計畫（Project Apollo）之前，人類就已經繞行過火星，並幫它拍過照了。早期的探測器雖然失敗率極高，但還是能夠完成幫火星拍照、分析大氣成分等任務，而且這些初步資料也是人們後期計畫非常重要的基石。在過去30年內，人們已逐漸認識火星那崎嶇、充滿岩石的地表和粉色的大氣，並進一步發現這顆星球過去可能有劇烈的地質變動、火山、隕石甚至洪水，但很難維持人類生存或有任何形式的現存生命。
1960~1980年代的火星任務一向關注「火星的地表有什麼？」，畢竟人們從來沒有這麼仔細看過一個比起月球更有生氣的天體，但當火星地形圖已經比地球海底地形圖還詳細之後，將該如何進行下一個階段的探索？火星上面有巨大的火山體，表示過去可能有地殼運動，那麼過程是什麼？知曉大氣的組成後，人們可以做些什麼？或所呈現出的現象背後代表什麼？
人類最初的夢想—直達火星
如果說「人類登陸火星」有什麼樣的計畫雛型可以參考，其實早在1990年代，一位美國航太工程師祖布林（Robert Zubrin）與他的團隊就曾向NASA提出火星計畫：直達火星（Mars Direct）。整個計畫核心其實並不是人類的旅行，而是事前的準備計畫，火星直達第一階段會先將一個自帶返航機制的火箭以及探測車送上火星，還包括好幾噸的氫氣，及一個能夠將氫氣混和火星大氣產生甲烷和氧氣的儀器。這些氣體將會是之後返航的重要燃料，也會供給火星探測車和之後人類活動使用。以上整個計畫會持續將近10個月。而下一階段，也是第一階段的載人任務會帶著居住艙降落在這個探測車附近，第一批踏上火星的人類將會先花上18個月進行科學和居住實驗。當太空人們打算返航時，就會使用最一開始帶有返航機制的火箭回地球，而居住艙就留在火星上給之後的任務使用。
之後，祖布林又提出更新版的「火星半直達（Mars SemiDirect）」，最大的不同在於回程的載具改為在火星軌道上待命，無人車則會降落地表製造燃料，再自己升空至軌道補給載具，以節省燃料使用和風險。
直達火星雖然不是正規官方的計畫內容，相關的研究內容也因為經費短缺在2010年被終止，但是美國NASA和其他組織如SpaceX利用其中的邏輯、任務順序和低成本策略，將其沿用在載人太空任務如獵戶座（Orion）中。
近代的火星探索任務
自1996年開始，火星探索的策略有了很大的轉折，靠著數個軌道繞行任務和七個登陸任務而有了全新的風貌，開始了新的紀元。
而現代火星探勘最早的目標是「尋找水」，因為水是目前已知生命所需最重要的物質，這類的任務開始於1996年的火星全球探勘者號（Mars Global Surveyor），因為在過去數年的遙測任務中，還是無法確認火星表面是否擁有水資源。而水不只是人類登陸的重要資源，也是理解火星地質的媒介，之後的拓荒者號（Pathfinder）、精神號（Spirit, MER-A）和機會號（Opportunity, MER-B）等探測車主要也都是以此為目標。
在許多的任務之後，雖然仍沒有找到液態水，但是擁有了火星可能存在水的證據，接下來的任務目標轉變為「探討適居性」。從2007年的鳳凰號（Phoenix）登陸艇開始，NASA著重在火星上尋找可與生命相輔相成的條件，例如各種元素或化學反應，但這段時間內的任務數量並不多，主要是靠之前的軌道和登陸探測器提供相關資料。……【更多內容請閱讀科學月刊第605期】