美苏过去总共进行了30次的火星探测的任务，其中21次登陆失败。在12次尝试当中，唯有四次成功。

这一路走来探测的道路虽然坎坷，但绝大部分的美国人还是十分支持美国宇航界太空探索的任务，并视之为长期性投资。

2004年，美国人民再给宇航界一次登陆火星的机会，两艘完全一样的探测车——勇气号与机会号，将尝试登陆火星。

勇气号探测车在太空中经过6个多月的遥远飞行，预计在1月4日（今天）下午（美国西岸时间1月3日晚上8时30分）在火星着陆，机会号则随着在1月24日抵达火星。

新加坡出生的美国加州理工学院附属喷气推进实验室主任工程师李友楠博士，和大家分享人类探测火星的历史和这次筹备登空的经过。

在人类漫长的历史上，火星占有着一个很特殊的位置。4000年前，古埃及人称它为“红色之星”。这是一个很恰当的名字，因为从地球上看火星，它鲜红如火。古巴比伦人称它为“死亡之星”。

希腊人与罗马人对火星都没有好感。这主要是因为从地球上观察火星，它先是由东向西运行。然后，它会在星空中停止不动一段时间。接着，它会继续其东西运行的轨道。古罗马人觉得他们在地球上的一举一动总是被火星上的“人”监视着。所以罗马人替它取了一个不太友善的名字：Mars。这是罗马战神的名字。

火星在星空中这种独一无二的运行轨道也被古中国的天文学家注意到了。就像罗马人一样，他们也被火星这种变幻莫测的轨道所迷惑着。因此，在先秦，中国天文学家也给火星取了一个相当特别的名字：“莹惑”。这是因为火星莹莹像火，而且光亮时有变化，顺行逆行的情形非常错综复杂。这一切都令人十分迷惑。

中国古代天文学家用肉眼

准确算出火星公转的周期

在秦朝以前的古书中，作者通常用“火”字来形容恒星（如太阳）而不是指火星。但在前汉、后汉书中，“莹惑”二字开始出现。例如，在后汉书中有如下的记载：“建安十八年（作者按：三国时代），岁星、镇星及莹惑俱入太微”。这里提到的岁星及镇星分别是指木星及土星。而莹惑则是指火星。春秋战国时代五行（金、木、水、火、土）之说极为盛行。所以古中国天文学家又简称莹惑为火星。

在汉朝时代，古中国天文学家用肉眼对火星已有极度准确的观察了。例如，在汉书律历志中记载了火星公转的周期是687天。这个数字与今天最正确的数字相比，误差不到千份之二。

在太阳系的九大行星中，火星位于地球与木星之间。在诸行星中，火星与地球最为相似。它的直径约为6800公哩，约为地球直径的一半。火星自转的周期只比地球的24小时多了半个小时。但火星公转的周期则比较长：在火星上，一年约是687天。火星的表层与月球的表面类似，布满了高山及深谷，被一层极为稀薄的大气所笼罩着。大气中，95%是二氧化碳，其余是氮气。稀薄大气的压力只是地球海平面大气压力的1%。

火星赤道上的平均温度约有摄氏-50度。两极的温度更低。很明显的，如果想要登陆火星，科学家必须要先克服一系列如何在火星维持生命的难题，例如保温、氧气，等等。

火星表层为何出现“人造运河”

人类探测火星的历史长达40年。它可以追溯到1962年。当年，位于美国南加州的喷气推进实验室（以下简称为“实验室”）受美国国家航空与太空总署的委托，研制了一系列共十艘探测火星及金星的太空船。这十艘太空船被命名为“航海者一号”至“航海者十号”太空船。“航海者三号”是在1964年发射的。可惜在发射时用以保护太空船不受强烈气流影响的“整流罩”没有在预定的时间张开。结果整艘太空船支解，探测火星的任务宣告失败。

一个月后这个错误被纠正，“航海者四号”顺利地升空。该太空船因而成为人类有史以来第一艘飞越火星的太空船。它传送回地球第一张自近距离拍摄到火星照片。这张照片显示火星的表层与月球极为相似。其中的一张照片显示火星的南北两极有“雪”。这和地球的南北极经年被冰雪所遮盖着完全一样。

五年后，“航海者六号”及“七号”也一样地飞越火星的赤道地带及南北极，传送回地球更多更清晰的照片。

照片显示火星的表层有许多的死火山及深谷。

这些深谷远望很像一条条的运河。光学望远镜是在17世纪初由意大利著名科学家伽里略所发明的。之后的三四百年，地球上的观察者用简单的望远镜发现火星的表层布满了许多“人造运河”。

这些“证据”令许多人相信火星上不但有人，而且这些“人”拥有很高的智慧，他们懂得如何兴建运河来运输货物。“航海者六号”太空船所传送回来的清晰照片粉碎了人类数百年来认为“火星上有人，也有运河”的猜想。这有点像在“阿波罗11号”太空船1969年登陆月球后粉碎了中国人嫦娥奔月的千古神话一样。

1976年，两艘由实验室所研制和发射的太空船，“维京人一号”及二号(Viking)成为人类有史以来首两艘成功地降落在火星上的登陆艇。这两艘登陆艇在火星上共进行了长达五年的科研探测。

可惜的是，在这一段时间的探测中，科学家并没有找到任何足以证明火星上有“生命”的证据。这很可能是因为火星的大气层十分稀薄，把整个星球曝露在紫外线的威力下。除非是躲到火星地表的深处，生物几乎没有任何生存的机会。可惜的是“维京人”号太空船上的科学探测装备只适用于对火星的表层做探测。这些装备没有办法对火星地表的深处做任何的勘探。

“维京人号”太空船在火星上没能寻找到任何生命的迹象确实大大地减低了科学家对火星的兴趣。在接下来的20年，火星的天空一片宁静，没有新的地球访客。

“探勘者号”解开大家的疑惑

但在上世纪末，实验室研制的一艘名为“火星环球探勘者号”太空船再次飞临火星的上空。出乎很多科学家的意料之外，“探勘者号”所拍摄的许多非常清晰的照片强烈地暗示着火星地表的深处极有可能有水的存在。大部分的太空科学家相信在自然界里，“有水就有生命”。因此，想要找到生命就必须先要找到水源。

这个“火星上有水源”的消息一经公布，着实令全世界的科学家雀跃不已。这原因不难了解，人类探测太空最终极的目标就是想要知道在浩瀚的宇宙中，除了生存在地球上的生物之外，还有没有其他的生命存在。“探勘者号”太空船所传达回来的八万多张照片很能帮助人类回答这个千古人类都想要知道答案的问题。

1997年7月4日（美国国庆日），国家航空及太空总署所研制的“火星探路者号”太空船(Mars Pathfinder)带着登陆艇与侦测岩石的“漫游者号”探测车(Sojurner)成功地登陆火星，因而获得了全球的喝采。因为“探路者号”太空船的经费约有四亿新元，所以它不能像两艘“维京人号”太空船般携带许多复杂的电子控制系统，轻轻地降落在火星的表面。

实验室的工程师替“探路者号”设计了一种极富想像力的登陆方法。当登陆艇快要接触到火星的表面时，十余个大型的充气囊会自动膨胀。这些气囊能够大大地减轻了登陆艇在接触到火星时所遭遇到的碰撞力，事实证明了这是一种极有效又不昂贵的登陆方法。“漫游者”探测车在火星上总共进行了约两个半月的科研探测，它带回来了许多其他火星探测船所没有发现的科学知识。

坦然公诸失败的原因

好景不常，在1999年，实验室在两个月内接连地损失了两艘准备探测火星的太空船，大大地打击了科研队伍的士气。其中的一艘快要着陆的登陆艇在离地面还有约一公哩光景伸出了着陆时所需要的支撑腿，支撑腿产生的剧烈震动令自动指挥系统误以为太空船已经在火星上着陆了。电脑中的指挥程序因而发出指令切断降落伞。结果整艘登陆艇自高空中掉落坠毁，任务宣告失败。

虽然实验室拥有许多毕业自美国顶尖大学的优秀科学家及工程师，但他们还是不能够预见到所有可能面对的风险，这也就是为什么在人类的历史上，美国及前苏联共进行了30次的火星任务而其中21次都没有完全成功的原因。而在12次登陆火星的尝试当中，只有四次是成功的。但实验室的工程师在每一次失败之后都能认真地分析失败的原因，并且把原因公诸于世，毫不隐瞒真象。这种从不逃避问题，从不掩盖“家丑”的专业勇气是实验室成功的主要原因。

探测车的命名：一个孤儿的梦想

虽然对许多次的火星探测任务的失败有些失望，但美国绝大部分的民众仍然十分支持各种探测太空的长期性投资。美国人民在2004年初再一次给了实验室工程师多一次登陆火星的机会。2004年的一月里，两艘完全一样的探测车将会尝试登陆火星。研发这两艘探测车及其母船共耗资超过14亿新元。实验室的工程师只用短短的四年就将它们研制出来。它们分别被命名为“勇气号”及“机会号”。

这两个相当通俗的名字是美国航空与太空总署自一万份参加命名比赛的小学作文中挑选出来的。中选文章的作者是一名九岁的小女童。她在五岁时被一对美国夫妇自一个偏僻的前苏联孤儿院领养并移居美国。为什么她给这两艘探测车取了这两个名字呢？她在得奖短文中这么写道：“在冬天的夜里，孤儿院显得特别黑，特别静，而且也特别冷。但每当我遥望清澈的星空时，我的感觉就会好一些。在我的睡梦中我时常都‘飞’到星球的世界里。来了美国，我这些想要登陆星球的梦想都有可能实现。

探测车如何工作

从火星发送的影像

一次次激发人类的雄心

勇气号与机会号探测车将在火星上工作三个月至四个月，可是究竟探测车是如何降落在火星？

不说不知，科学家都一直认为，降落火星表面是整个探索计划中最艰难部分。它的难度到底有多高？

《科技世纪》版记者林仁余，上个月飞赴美国和有关的科学家作了一席的访谈，内容精彩，不容错过。

“我要谢谢大家支持我追求我自己的梦想的‘勇气’及给了我实现梦想的‘机会’。”

“勇气号”及“机会号”火星探测车能在火星上找到生命的迹象吗？它们会不会也像上世纪70年代的“维京人号”太空船般空手而归呢？

过去的5000年，人类对这颗红色星球的看法一直摇摆于两个极端之间。最初，火星在星空中奇怪的运行轨道迷惑着我们。当地球与火星之间的距离被望远镜拉近之后，我们忽然间观察到火星上有“人造”的运河。外星生命在火星上用河运送货物的图像开始浮现在我们的脑海里。但“航海者”太空船所传送回来的近距离照片粉碎了我们的美梦，使我们对火星的看法又做了一个180度的转变。但“火星环球探勘者号”所传回来的影像，使人们对水在火星上扮演的角色与发现生命的机率，有了激烈的辩论。这些在20世纪末期所传送回地球的影像再次地展现了火星的美及对人类的“诱惑”力。这些影像也再次地点燃了人类要在宇宙中找到外星生命的雄心。

“勇气号”及“机会号”探测车能找到生命的迹象吗？如果人类最终能够在宇宙中找到其他的生命，你想共同生活于地球上的各国人民还会像今天般为了一些细故而争执不休吗？

欧洲太空署的火星登陆车“猎兔犬2”12月25日在火星表面降落后，科学家却至今无法接收到它发出的信号，下落顿成谜团。上个月，日本的太空船希望号（Nozomi）也因无法纳入环绕火星轨道而宣告任务失败。如果“猎兔犬2”继续无声无息，这一阵子的火星探险热就只剩下美国太空署（NASA）的两架火星探测车，“勇气”号及“机会”号，在当主角。

勇气号离开地球后，在太空中经过6个多月的遥远飞行，预计1月4日（今天）下午（美国西岸时间1月3日晚上8时30分）在火星着陆，机会号则将在1月24日抵达火星。

降落火星表面是最艰难部分

记者上个月在位于洛杉矶的美国太空署喷气推进实验室（JPL,Jet Propulsion Laboratory）访问时，科学家都一直认为，降落火星表面是整个探索计划中最艰难部分。勇气号及机会号是由喷气推进实验室负责设计制造。

火星探测车计划首席科学家史圭雅斯博士（Steve Squyres）解释说，时速1万9300公里的太空船在进入火星大气层后，须在6分钟内急速减速着陆。首4分钟里，大气阻力使时速减到1600公里，接着必须靠降落伞及反向火箭减速，最后启动气袋包着整辆火星探测车，着陆后像气球一样不断弹跳，可跳到4层楼高，然后逐渐静止下来，最后探测车才从气袋中钻出来。

降落伞在降落过程中起关键作用，必须在1分多钟内让探测车减到安全速度，否则着陆的撞击力肯定会撞坏探测车。火星大气层特别稀薄，密度只有地球的百分之一，使问题更加复杂。JPL工程师首次在风洞中（wind tunnel）测试降落伞时，一组拍摄探测车研发过程的电视纪录片人员正好在场，见证巨型降落伞被撕裂的情景。纪录片导演戴维斯（Mark Davis）说：“如果没有证实可用的降落伞，就无法登陆火星。当时我的确担心，觉得这纪录片或许拍不成了。”

这只是研发火星探测车过程中千千万万个困难的其中之一。

NASA计划把两艘探测车送上不同地点

美国太空署这次的太空计划，就是要把完全一样的勇气号及机会号分别送上火星的不同地点。探测车虽然只重174公斤，可是连研发制造（包括载送它们的航天器），以及发射及信号接收控制等等，每一架耗费4亿美元（约6.8亿新元），可说是非常昂贵的车子。它如果像欧洲太空署的猎兔犬２号那样在降落后静静不出声，损失就大了。

屡败屡战兴致犹不减

40多年来，美国、苏联、日本和欧洲共进行了30多次火星探测，其中三分之二以失败告终，可是科学家对火星的兴趣并未减少。史圭雅斯说：“除了地球之外，太阳系中最可能有生命存在的只有两个地方，一是火星，二是木星的卫星木卫二（Europa）。火星比木星更接近地球，当然先从火星着手。”

地球上的生物起源于海洋，科学家于是把液态水当成是生物存在的基本条件之一。1976年，美国的维京太空船降落火星，得出土壤中没有生物活动的结论，可是这20多年来，科学家不断从火星照片中得出新发现，他们看到类似古代海洋线、湖泊，甚至河流的遗迹。

火星表面环境并不适合生物生存，它的大气稀薄，无法作为抵御太阳辐射的保护层，而且根本没有氧气。表面日夜温差高达摄氏100度，夜间温度可低至摄氏下150度。土壤中没有有机化合物，也没有液态水。

升空探索远古时期的火星

是否还残存液态水的迹象

以目前所知，现在的火星上应该不会有类似地球上的复杂生物，换句话说，别期望勇气号及机会号的摄像机会拍到火星人指手画脚的镜头。可是科学家根据那些地质遗迹作出猜想，远古时代的火星或许不是像现在这样子，而是比较温暖及潮湿，曾经有过海洋、河流及湖泊，可能孕育过简单微生物；而目前在靠近火山及深埋地下的温泉中，或者两级地带的厚冰层之中或许还残存部分微生物。

1996年一组斯坦福大学科学家宣布，在源自火星的陨石中发现可能是微生物的化石，引起巨大反响。这发现虽然还无法证实，不过却重新激起到火星上寻找地球以外生命的热潮。

史圭雅斯说：“要直接寻找及证明有生物存在，并不容易，所以我们以液态水作为生物存在的代表，有水的话，生物存在的几率就很高。要认识古代文明得读历史书，要知道星球的历史就得研究它的岩石。要知道火星上是否曾有液态水，就得从它的岩石中寻找线索。”

岩石是由矿物质所组成，岩石中有什么样的矿物质，就代表岩石过去的历史。有些矿物质是长期浸在水中才形成，有些则是经过热水冲刷才出现。

为了解读火星岩石，史圭雅斯领导的一组JPL科学家及工程师，所研发出来的火星探测车，其实就是一辆机械化的地质学家。李友楠博士，新加坡大学工程系一等荣誉学位。美国史丹福大学航空与太空工程系博士。李博士曾任职于新加坡国防科学实验室。现在是美国加州理工学院附属喷气推进实验室主任工程师，也是美国航空与太空总署所监制之“卡西尼号”土星太空船的航空电子控制系统首席工程师。李博士曾担任南洋理工大学访问教授，现定居于美国南加州。

史圭雅斯是康乃尔大学的天文学教授，主要研究火星及外行星，研究课题包括火星上的水源分布历史，木卫二是否合适人类居住等。他曾参加美国太空署的许多太空计划，包括探测木星及土星的“航行者”任务，以及到金星去的“麦哲伦”任务等。

他在1995年给太空署写了建议书，计划在2000年夏天批准之后，必须在2003年7月之前发射升空。火星与地球之间因绕日轨道不同而距离不一，每26个月，两者之间处于最短距离，约5630万公里，是发射探测火星航天器最好时机，错过这次机会就得多等两年。

这意味着只有两年多时间设计与制造火星探测车，以及运载它的太空船。JPL的600多名科学家及工程师全力投入工作，很多时候是24小时轮流工作，因为必须确保它能在火星恶劣环境中连续工作至少3个月，所以车上的几千个零件，每一个都是特别制造。

每一辆车上有精密仪器，包括全景摄像机，用来勘察登陆地点的地形，寻找可供实验的岩石。地球上的科学家选定岩石目标之后，就会发出指令让探索车靠近岩石，先伸出削岩器，把岩石表面的风化层括去，然后以两部不同的光谱仪来测试岩石内部的成分。

最重要的是一部仪器是称为“迷你TES”的微型热放射光谱仪，可测量出与水接触过的矿物质。“迷你TES”造价昂贵，每一部500万美元。

科学家根据火星时间作息

探测车靠太阳能发电，只能在白天工作，晚上睡觉。而在JPL控制中心的科学家则必须在火星上太阳下山后总结一天的工作，策划新的任务，漏夜编写电脑程序，第二天一早传送到火星上去，让探测车开始新一天的工作。

火星上一天的长度与地球不同，是我们的24小时39分钟，所以这些科学家们必须根据火星时间起床、工作、吃饭及休息，每天增长39分钟，两个星期后他们与地球时间就相差了9小时。

勇气号预计在今天下午降落火星表面，在它进入大气层后22小时，会有一段电讯静默时间，与地球完全失去联络，科学家完全无法知道它是否挨得过严峻的降落过程。大家当然希望在那之后，会听到勇气号从火星上发出的呼叫信号。

友人问史圭雅斯，勇气号与机会号找到火星上曾有液态水，证明以前或许有生命存在的证据，机会有多大？

他回答说：“我真的不知道。我们必须等结果才会知道。以前的火星或许是潮湿的，也或许是干燥的，我们没有任何预设。科学家在进行实验时，不应该有预设想法，我只是想知道以前的火星到底是什么样子的。”