火星探测器在探索这颗红色星球的25年中是

没有什么比把机器人扔进太空更难的了——并且坚持着陆。年7月4日上午，加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的任务控制员希望能够克服困难，成功地将航天器降落在这颗红色星球上。

25年前，这个名为Sojourner的六轮漫游者小机器人成功了——成为美国宇航局建造和运营的一系列探索火星的漫游者中的第一个。另外四辆美国宇航局的漫游车，每一辆都比上一辆更强大、更复杂，已经对这颗红色星球进行了调查。8月5日，好奇号标志着它的第10年巡航。另一个名为毅力号，正忙于收集未来机器人应该取回并带回地球的岩石。中国最近加入了火星探索游戏，去年登陆了自己的火星车祝融。

其他火星航天器在静止状态下完成了惊人的科学工作，例如年代的双维京登陆器首次近距离拍摄了火星表面，以及一直在监听火星内部震动的InSight探测器（SNOnline：2/24/20）。但是漫游的能力将机器人变成了行星际地质学家，能够探索景观并将其历史线索拼凑起来。休斯顿莱斯大学的行星科学家KirstenSiebach说，流动性“让它成为了一次发现之旅”。

红色星球漫谈

五辆美国火星车和一辆中国火星车已经到达火星，它们都在地球上的不同地点进行访问。许多人专注于可能曾经潮湿且有利于潜在生命的区域。

每个火星探测器都去了地球上的不同地方，使科学家能够广泛了解火星如何随着时间的推移而进化。火星车揭示了火星在其历史的大部分时间里都含有水和其他对生命有益的条件。这项工作为毅力号在火星上寻找古代生命迹象奠定了基础。

越野旅行

漫游车的坚固性是影响它们行驶多远和运行时间的重要因素。其中三台机器仍在探索中。

每个漫游车也是设计、制造和驾驶它的人类的反映。毅力号的一个轮子上挂着一个火星探测器轨道的象征，该轨道被扭曲成DNA的双螺旋形状。喷气推进实验室(JPL)的工程师詹妮弗·特罗斯珀(JenniferTrosper)说，这是“提醒我们，无论这辆漫游车是什么，它都是人类起源的”，他曾在美国宇航局的所有五辆漫游车上工作过。“这是我们在火星上，也是我们的创造。”

那个小微波炉可以

第一个漫游者Sojourner诞生于工程师们甚至不确定他们是否可以让机器人在火星上工作的时代。在年代初期，时任美国宇航局局长的丹尼尔·戈尔丁（DanielGoldin）推动该机构“更快、更好、更便宜”地做事——工程师们会嘲笑这句话，说这三件事中只有两件事同时是可能的。美国宇航局没有行星际漫游者的经验。只有苏联在年和年在月球上运行过漫游车。

无论如何，JPL开始开发火星探测器。以废奴主义者SojournerTruth命名，基本机器只有微波炉那么大。工程师的发送地点受到限制；他们需要在火星上有一个大的平坦区域，因为在山脉或峡谷附近进行精确着陆超出了他们的能力范围。美国宇航局选择了阿瑞斯山谷，这是一条古老洪水的宽阔流出通道，任务成功降落在那里。

旅居者花了将近三个月的时间在风景中闲逛。进展缓慢。任务控制员必须不断与Sojourner沟通，告诉它滚到哪里，然后评估它是否安全到达那里。他们犯了错误：有一次他们上传了一系列计算机命令，错误地告诉漫游车自行关闭。他们从那次跌倒和其他许多挫折中恢复过来，学会了快速解决问题并继续前进。

尽管Sojourner是一项测试任务，目的是证明漫游车可以工作，但它设法用它的一个X射线光谱仪做一些科学。这台小机器分析了15块火星岩石的化学成分，并测试了火星土壤的摩擦力。

在超过其计划的一周寿命后存活了11周后，Sojourner最终变得太冷而无法操作。年9月27日漫游者去世时，特罗斯珀正在任务控制中。“她说。

双子探险家

年和年，美国宇航局向火星投掷了一对宇宙飞船；一个应该绕地球运行，另一个应该降落在其中一个极点附近。两者都失败了。出于失望，美国宇航局决定为下一次尝试建造一个火星车和一个备用车。

因此诞生了双胞胎精神和机会。每个都有高尔夫球车大小，它们是Sojourner的一大进步。每个人都有一个机械臂，这是漫游者进化的关键发展，使机器能够进行越来越复杂的科学。两人拥有增强型相机、三个光谱仪和一个可以磨成岩石以揭示表面下纹理的工具。

但是有很多错误需要解决。精神号和机遇号于年相隔数周发射。精神号首先到达火星，在火星表面的第18天，它冻结并开始发送错误信息。任务控制员花了几天的时间来解决这个问题——一个过载的闪存系统——同时机遇号正朝着火星飞去。最终，工程师们解决了这个问题，机遇号安全地降落在了精神号行星的另一侧。

两辆火星车的寿命都超过了预期的三个月。两者都做了比预期更多的火星科学。

Spirit早早坏了它的一个轮子，不得不向后行驶，把坏掉的轮子拖到后面。但火星车在其着陆点Gusev陨石坑附近发现了许多可做的事情，该陨石坑是典型的火星尘埃、岩石和丘陵景观的所在地。Spirit发现了似乎很久以前就被水改变过的岩石，后来又发现了一对富含铁的陨石。火星车最终在年沉没，被困在一个充满沙子的坑里。任务控制员试图在一项被称为“自由精神”的努力中提取它，但盐分沉淀在沙粒周围，使它们特别滑。

相反，机遇成为了流浪者中的劲旅兔，不断探索，不死不休。机遇号在登陆子午线平原后立即引起了科学家们的热烈讨论。

JPL的行星科学家阿比盖尔·弗雷曼(AbigailFraeman)说：“火星车第一次发回的图像与我们看到的火星表面的任何其他图像都大不相同。”“除了这些尘土飞扬的火山平原，只有这片黑色的沙子和这块非常明亮的基岩。这真是太迷人和鼓舞人心了。”

就在其着陆点，机遇号发现了火星上过去液态水的第一个确凿证据，这是一个备受期待的巨大发现（SN：年3月27日，第页）。火星车继续在火星过去的不同时期寻找液态水的证据。经过多年的驾驶，火星车到达了一个名为奋进号的陨石坑，并“踏入了一个全新的世界，”弗雷曼说。奋进号的岩石比在火星上研究的其他岩石要古老数亿年。它们包含不同类型的古代水化学的证据。

机遇号最终比任何外星世界上的任何探测器开得更远，打破了苏联探测器的月球记录。年，Opportunity的里程表通过了26.2英里（42.2公里）；任务控制员通过将马拉松奖牌放在漫游者的模型上并驾驶它通过喷气推进实验室的终点线带来庆祝。年，一场强烈的沙尘暴遮蔽了太阳，切断了太阳能，这是火星车为电池充电的必需品（SN：年3月16日，第7页），机遇号终于在年消失了。

这两个漫游者对Sojourner来说是一个巨大的进步。但是下一个漫游者是完全不同的野兽。

流浪者的SUV

到年代中期，美国宇航局决定在火星上做大，建造一辆运动型多功能车大小的巨型飞机。重达一吨的好奇号是如此之重，以至于它的工程师不得不想出一种全新的方式来登陆火星。“天车”系统使用复古火箭在火星表面上空盘旋，然后将漫游车缓慢降到地面。

无论如何，年8月，好奇号安全降落在夏普山附近，这是一个5公里高的沉积物堆，位于公里宽的盖尔陨石坑内（SN：年8月25日，第5页）。与前三个由太阳能驱动的火星探测器不同，好奇号依靠钚放射性衰变产生的能量运行。这使得漫游者能够走得更远、更快，并为一套复杂的科学仪器提供动力，包括两个化学实验室。

好奇号引入了一种探索火星的新方式。当漫游车到达一个新区域时，它会用相机环顾四周，然后用激光扫描有趣的岩石，以确定哪些岩石值得仔细观察。一旦靠近，漫游者就会伸出它的机械臂并进行科学研究，包括钻入岩石以查看它们的构成。

当好奇号到达夏普山底部附近时，它立即发现了由曾经流动的河流形成的圆形鹅卵石，这是火星上一条古老河流的第一次近距离观察。然后任务控制员将漫游车从山上滚开，驶向被称为耶洛奈夫湾的火山口区域。好奇号在那里发现了一个古老湖泊的证据，该湖泊为可能数千年创造了适宜生活的条件。

好奇号随后返回夏普山脚下。一路上，漫游者在许多不同的岩石中发现了一系列有机分子，暗示了数百万至数千万年来适宜居住的环境。它嗅到了盖尔陨石坑内零星飘荡的甲烷气体，这是一个仍然无法解释的谜团，可能是地质反应造成的，尽管地球上的甲烷可以由生物体形成（SN：7/7/18，第8页）。火星车测量了整个表面的辐射水平——这对未来需要测量暴露量的宇航员很有帮助——并观察了火星大气和夜空中的尘暴、云和日食。

“我们遇到了很多意想不到的丰富事物，”该任务的项目科学家、JPL的AshwinVasavada说。“我很高兴有这样的地方存在。”

完成任务十年后，好奇号仍在继续前进，在攀登夏普山山麓时发现了新的发现。它最近离开了一个富含粘土的环境，现在正在进入一个硫酸盐含量更高的环境，这一转变可能反映了数十亿年前火星气候的重大转变。

在行驶超过28公里的过程中，好奇号经历了重大故障，其中包括关闭其钻井系统一年多的故障。它的轮子被撞得比地面测试所预测的还要多。漫游车将继续滚动，直到某种未知的故障将其杀死或它的钚能量减弱，也许是五年后。

漫游者和它的伙伴

NASA的前四辆火星车为有史以来最有能力和最敏捷的火星车：毅力号奠定了基础。Trosper将机器的进化比作儿童的成长。“我们在Sojourner有一个学龄前儿童，然后……你在SpiritandOpportunity中有一个快乐的青少年，”她说。“好奇心肯定是一个能够独自做很多事情的年轻人，而毅力是那种高能力的职业中期[人]，几乎可以毫无问题地做任何你问的事情。”

Perseverance基本上是从其备件构建的好奇号的副本，但有一个重大修改：用于钻孔、收集和存储细长岩芯的系统。毅力号的工作是收集火星岩石样本，以供未来的任务带到地球，这将是第一个从火星返回的机器人样本。

这将使科学家能够在他们的地球实验室中对火星岩石进行复杂的分析。“感觉，甚至比以前的任务，我们正在为下一代做这件事，”西巴赫说。

流动站工作得很快。与好奇号对盖尔陨石坑的悠闲探索相比，毅力号自年2月抵达以来一直在其着陆点——45公里宽的杰泽罗陨石坑周围进行缩放。它已经收集了10个岩芯，并且已经在考虑将它们放在地表的哪个位置，以供未来的任务拾取。“我们将从不同地点带回样本，”加州理工学院的任务项目科学家KennethFarley说。“所以我们遵守时间表。”

毅力前往Jezero研究一个古老的河流三角洲，其中包含可能蕴藏着古代火星生命证据的沉积物层。但火星车略微错过了目标，降落在一组无法通行的沙丘的另一边。因此，它在第一年的大部分时间里都在探索火山口底部，结果发现它是由火成岩构成的（SN：21年9月11日，第32页）。这些岩石是从熔融岩浆中冷却下来的，并不是许多人预期的沉积岩。

回到地球上的科学家们将能够根据火成岩中化学元素的放射性衰变精确确定火成岩的年龄，从而为火星上特定地点的岩石年龄提供第一个直接证据。

在三月份完成对火山口底部的探索后，火星车迅速驶向三角洲。每个连续的NASA漫游者在自动驾驶方面都拥有更高的技能，能够识别危险、绕过它们并继续前进，而无需任务控制的持续指令。

毅力号有一个单独的计算机处理器来运行自主导航计算，使其比好奇号移动得更快。（好奇号花了两年半的时间才走了10公里；毅力号在一年多一点的时间里走了这么远。）“火星车几乎每分钟都在行驶，”法利说。

4月，毅力号创造了火星驾驶记录，仅用了30天就行驶了近5公里。如果一切顺利，它将在三角洲上下一些旅行，然后前往Jezero陨石坑的边缘，然后前往远处的古老平原。

Perseverance有一个搭档，Ingenuity，第一架访问另一个世界的直升机。这只只有半米高的灵巧飞行器取得了超出其设计师最疯狂梦想的成功。这架直升机在最初的16个月内进行了29次飞行，而原本应该在一个月内飞行5次。它已经为漫游者寻找了前进的路径和科学目标（SNOnline：22年4月19日）。未来的漫游者几乎肯定会携带这样一个小伙伴。

中国首秀

虽然美国在火星探测器探索方面处于领先地位，但它并不是唯一的参与者。年5月，中国成为第二个成功将火星车送上火星的国家。它的祝融探测器以神话中的火神命名，一直在探索地球北半球一个被称为乌托邦平原的大盆地的一部分。

着陆点位于可能是古代火星海岸线的地质边界附近。与其他火星探测器位置相比，祝融的着陆点年轻了数十亿年，“所以我们正在火星上探索一个不同的世界，”与祝融科学家合作的哥本哈根大学行星科学家陆攀说。

在许多方面，祝融在体型和机动性上都类似于Spirit和Opportunity。它携带照相机、用于研究岩石的激光光谱仪和用于探测地下土壤结构的探地雷达（SNOnline：21年5月19日）。

着陆后，祝融拍摄了周围布满岩石的照片，然后向南探索各种地质地形，包括可能是泥火山的神秘锥体和看起来像风吹沙丘的山脊。漫游者的初步发现包括，乌托邦平原的火星土壤与地球上的一些沙漠沙子相似，并且可能在7亿年前就存在水。

5月，任务控制员将祝融切换到火星冬季的休眠模式，并希望它在12月的季节结束时醒来。它已经在地表行进了近两公里，比Sojourner管理的米还要远。（公平地说，Sojourner不得不继续绕着它的着陆器盘旋，因为它依靠着陆器与地球通信。）

从旅居者到祝融，火星探测器展示了人类在另一个星球上可以完成的事情。未来的漫游者可能包括欧洲航天局的ExoMars，尽管其年的发射在俄罗斯袭击乌克兰后被推迟（SN：22年3月26日，第6页）。入侵后，欧洲终止了与俄罗斯的所有研究合作，包括用俄罗斯火箭发射ExoMars。

瓦萨瓦达回忆起他在年好奇号发射时的敬畏感：“站在佛罗里达，看着这枚火箭发射，感受它在你的胸膛里，并知道在这枚火箭的末端有一个极其脆弱的复杂机器在飞驰……它只是给我一个完整的印象，我们在这里，人类，将这些东西发射到太空，“他说。“我们只是将这些东西发送到另一个星球的渺小人类。”