随着美国“毅力”号火星车的着陆，火星探测再次成为全球关注的热点。就在本月，我国“天问一号”探测器成功进入火星轨道，并传回了它拍摄的火星图像。2月9日，阿拉伯联合酋长国的“希望”号火星探测器也成功入轨，开始了对火星大气层监测和研究的历程。中、美、阿三国同时开展火星探测，在探测方案和技术上有何差异？上海市天文学会副秘书长、上海天文馆建设指挥部展示教育主管施韡做了解读。
美国：创新大胆，技术领先
“美国在火星探测上有二三十年的技术积累，‘毅力’号在‘好奇’号的基础上进行迭代，更加创新、大胆，技术上处于国际领先。”施韡分析说。与2012年登陆火星的美国“好奇”号相比，“毅力”号尺寸略大，重量大幅增加，达到1026公斤，因为其科学载荷数量达到了历史之最。据美国航天局（NASA）介绍，“毅力”号搭载了7种主要科学仪器以及精密的样本贮存系统，将在耶泽罗陨石坑这个可能存在生命遗迹的地方采集样本。根据计划，美国另一个探测器将于2026年进入火星轨道，与从“毅力”号起飞的返回器对接，把这些样品带回地球。
“毅力”号的技术看点颇多。在着陆过程中，已在火星轨道运行的火星勘测轨道飞行器承担了通信中继任务，从“毅力”号那里接收技术状态等信息，然后转发到地球上的深空探测网络。“毅力”号搭载的“地形相对导航”系统也在着陆过程中发挥了重要作用，这个系统通过视觉识别技术，将拍到的实际地形与地图上的地形进行比对，以求降落至安全区域。“这项技术好比无人驾驶技术，能更加精确地把火星车带往目的地。”施韡说。
首架火星直升机“机智”号也是一大看点，它栖身于“毅力”号的“腹部”，将在火星稀薄的大气中飞行巡逻。“机智”号重量仅为1.8公斤左右，通过太阳能板自行充电，每次最长飞行时间90秒。由于火星大气密度只有地球的1%，“机智”号的旋翼转速达到每分钟2400圈，是地球上普通直升机的6倍以上。开发这架直升机的目的，是为了给人类未来登陆火星打造具有侦察、运送补给等功能的飞行器。
美国火星探测的雄心壮志，还体现在“毅力”号的氧气发生装置上。它能收集火星上的二氧化碳，将其转化为氧气，虽然产量稀少，但这是研究火星是否具有“改造潜力”的第一步。
中国：很多技术得益于嫦娥工程
美国火星探测的特点是技术积累多、创新性强，而中国火星探测的特点是起步晚、起点高。虽然我们比美国晚了24年，但近年来，中国航天人稳扎稳打，在深空探测、运载火箭等领域实现了突破。
在嫦娥探月工程成功完成“绕、落、回”三部曲后，“天问一号”将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，即轨道器环绕火星、着陆器登陆火星、火星车巡视表面。其他国家通过两三次任务才能实现的目标，中国计划一次性完成，这是自信心的体现。而且，“天问一号”重约5吨，也处于国际领先地位。第一次送探测器前往火星就达到这个水准，是运载能力、深空飞行轨道设计、深空测控等综合能力的体现。
预计今年5月，“天问一号”将择机释放“着巡组合体”，进入火星大气层并着陆。这个组合体携带的火星车搭载了多台科学仪器，用于探测火星表面的流水地貌、火山地貌、风蚀地貌等，分析物质成分并测量气象参数、探测地下结构。
“‘天问一号’的很多技术得益于嫦娥探月工程。”施韡分析说，比如，为“嫦娥四号”执行人类首次月背探测任务承担中继通信的“鹊桥”卫星运行稳定、效果极佳，未来“天问一号”的环绕器也会为火星车承担中继通信服务，让国人看到自家火星车拍摄的高清美图。又如，“嫦娥二号”完成探月任务后，曾受控进入距地球约150万公里的日地拉格朗日L2点的环绕轨道。这是对我国深空测控能力的一次实训，为我国探测火星积累了技术经验。
2月10日，航天科研人员庆祝“天问一号”环绕火星成功。新华社发
阿联酋：与美合作探测火星大气
与中、美两个航天强国相比，阿联酋的航天基础比较薄弱。该国穆罕默德·;本·;拉希德航天中心成立于2015年，负责包括火星探测在内的航天项目。今年是阿联酋成立50周年，“希望”号探测火星可谓一项献礼工程，体现了这个阿拉伯国家大力发展航天科技的雄心。
从2014年起，阿联酋与美国科罗拉多大学大气与空间物理实验室等机构合作，历时6年联合开发出了“希望”号。2020年7月，这个火星探测器从日本种子岛宇宙中心发射升空。“据我了解，‘希望’号的不少核心技术来自美国，运载火箭来自日本。”施韡说，“对于航天领域的后发国家来说，这种‘花钱请家教’模式是快速发展的捷径。”
2月9日，迪拜哈利法塔显示“任务成功”字样。新华社/法新
“希望”号搭载了3类传感器——测量行星尘埃和臭氧的高分辨率多波段成像仪、测量上下层大气层的红外光谱仪、测量氧气和氢气水平的紫外光谱仪。它在距火星表面2万至4万公里的轨道上环绕火星运行，将持续围绕火星运行至少2年，执行的任务包括：探测火星低空大气在全球尺度下的状态及其地理、日变化和季节变化；计算大气的热和光化学逃逸率；探测火星外逸层的空间结构和变化。
“不太严谨地讲，这个探测器相当于一颗火星气象卫星。” 施韡表示，由于轨道高，它的入轨难度不大；由于不着陆，其技术门槛较低。当然，“希望”号的科学价值是比较高的，它与轨道较低的美国“马文”号火星大气与挥发物演化探测器形成互补关系，能让科学家更全面地了解火星大气情况。