7 月 30 日美国「毅力号」火星探测器发射成功，此次任务有哪些难点和亮点？
北京时间 7 月 30 日 19 点 50 分，美国宇航局将发射 「毅力号」火星探测器，假设一切顺利，毅力号探测器将于 2021 年 2 月著陆火星表面。毅力号是美国宇航局迄今最先进的火星探测车，但客观地讲，它很大程度上是仿照 「好奇号」设计建造的，好奇号自 2011 年开始在火星表面行驶。
如果此次发射任务成功，「毅力号」将和「天问一号」携手奔赴火星。
我们的太空：【讯息·国际航天】一切就绪：NASA「毅力号」已经上箭，安装在Atlas V火箭顶部?zhuanlan.zhihu.com
好奇号的继任者，价值24亿美元的豪华火星车毅力号会给火星带去哪些黑科技？
御风而行的无人机、探索生命的神探「夏洛克」、火星上的「贝克街221号」、衣锦还乡（？）的火星陨石、致敬医护工作者们的蛇杖铝牌…这些是怎么回事？
2020年7月30日，NASA毅力号火星车搭乘宇宙神V-541火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空 [1]。继阿联酋的希望号、中国的天问一号之后，本届火星赛季最后一位选手，奔赴火星。
从各个角度来说，毅力号身上都满是前辈好奇号的影子，无论是外形、降落方式，还是探测目标、科学仪器，无不彰显著自己好奇号Pro的气质。而好奇号作为一个已经驰骋火星近8年的super star，它的继任者自然也给了我们许多难以言说的亲切感，仿佛一位认识很久的老朋友，在娓娓展示著人类对火星的探索是如何薪火传承的。
毅力号的目标是继续探索火星的地质和气候环境，寻找火星过去的微生物痕迹（详见：我们离火星生命还有多远？）。相比于好奇号，毅力号升级和替换了哪些黑科技？
御风而行
毅力号此行，最闪耀的明星可能是它携带的小型无人机机智号。
人类迄今为止有四种探测火星的方式：飞掠、环绕、著陆、巡视。（嘛…其他星球还有伴飞、采样返回和载人探测，不过考虑到一般都是伴飞小天体，小天体自转又很快，所以四舍五入也和绕飞差不多了）
而毅力号将尝试为人类带来新的探测方式：无人机探测。要知道别说是火星，人类在地球以外的任何其他星球上，都还没有飞过无人机呢，这是开天辟地头一遭。
用无人机探测其他星球有多么令人期待？在机智号还没有真正在火星上测试飞行过的情况下，另一艘无人机任务，NASA的蜻蜓号已经入选下界新疆界级任务，计划于2026年前往土卫六了。
但不同于有著稠密大气的土卫六或者有著一般般大气的地球，火星的大气可就太稀薄了。火星表面大气压仅有地球的0.6%，在这样的星球上开无人机，「飞起来」的难度要大得多。
而机智号的应对之法也很直接：自身尽可能轻小，桨叶尽量大，转速尽量快。整个机智号仅重1.8公斤，而桨叶总长达1.2米，转速高达2400转/分钟 [3, 4]。
作为测试机，机智号没有携带任何科学仪器（相机分科学相机和工程相机的），工作时间也不长：充电一天仅能满血飞行约90秒，飞300米远（也不少了，好奇号一年也就能走3公里…）。但它需要验证在一颗遥远星球上保温、充电、自主飞行、拍照等诸多技术，如果测试顺利的话，甚至能为毅力号侦查地形和规划路线。机智号计划飞行1-4次（注意：NASA不同资料中对仪器参数的口径其实略有差异，下同）。
机智号无人机飞行工作示意图机智号无人机飞行工作示意图。来源：NASA/JPL-Caltech [5]
如果机智号能成功完成测试，这将意味著人类探索其他星球的方式再次得到了拓展：探测器们将不仅能在固态星球上巡视驰骋，还将能在火星这样的有大气的星球上御风而行，用无人机开拓我们的探测视野。
生命「神探」
为了探寻火星生命痕迹，好奇号最大的法宝是腹中的一套强大的有机物探测装置，叫做火星样本分析仪（Sample Analysis at Mars），简称SAM（山姆）。机器臂采集到的火星固体样品，会被送入「山姆」之中，经过高温分解检测其中是否有复杂有机物。「山姆」是整个好奇号火星车上占体积最大，设计最复杂的仪器，也正是「山姆」相助，才让好奇号在火星发现了多种噻吩（C4H4S）、芳香族和脂肪族复杂有机物（详见：我们离火星生命还有多远？）。
而毅力号则启用了一套远程分析的仪器来探测有机分子和可能的生命痕迹——以名侦探「夏洛克·福尔摩斯」为名，这个仪器叫做夏洛克（全称「拉曼和荧光扫描宜居环境、寻找有机物和化学物质仪」，缩写SHERLOC）。夏洛克安装在毅力号机臂前端，包括一个紫外激光拉曼光谱仪和一个昵称「华生」的相机，可以协同工作，精细探测火星表面的矿物成分、有机分子和可能的生命痕迹 [6]。
「夏洛克」的仪器标定板也值得一提。许多送往火星的仪器都需要从地球带去标定物来校准，同时这些标定物在火星的极端温度和辐射环境下逐渐发生的变化，也能帮助我们了解火星环境的影响。
夏洛克携带了10件标定物，其中最具话题性的当属火星陨石Sayh al Uhaymir 008的切片。这颗来自火星的陨石是人类1999年在阿曼沙漠找到的，而这次，毅力号要送它回家了。
除了火星陨石，夏洛克的标定板中还有5种宇航服纤维和头盔材料，这些材料在火星环境下性能如何，会如何老化，这些都关系到将来的宇航员登上火星时的安危。这是人类首次将宇航服材料送往火星 [6]。
仔细观察夏洛克的定标板，还能发现左下角（放聚碳酸酯材料的）那格写著「贝克街221号」，真是偷偷把cue梗进行到底的节奏呀。今后毅力号所在的地方，就是火星上的「贝克街221号」吧~
火星制氧
去掉了好奇号的样本分析仪「山姆」（SAM），毅力号的「腹中」给另一个前所未有的仪器腾出了一点位置——火星原位制氧仪「莫克西」（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment，MOXIE）。
莫克西从火星大气中收集二氧化碳，电解为氧气和一氧化碳，对氧气进行提纯之后，将一氧化碳和其他产物排回大气中。
火星大气约96%的成分是二氧化碳，而将来登陆火星探测甚至长期生活的人类更需要的，是赖以生存的氧气。如果能直接利用火星的二氧化碳来制备氧，那么将来的人类就不用千里迢迢从地球带液氧来火星，而是可以直接在火星生产氧，供日常呼吸和推进剂之用。想想就是一件激动人心的事！
莫克西这个缩写也别有深意，MOIXE意为「勇气、大胆、坚韧、富有冒险精神」，这也是NASA对这个探索性仪器寄予的期望。
强劲「手臂」
相比于好奇号，毅力号在外形上最大的调整是把更多重心放在了机器臂上。可以说，毅力号将是目前的火星车里最强的「独臂大侠」。
除了好奇号就有的钻头和相机，毅力号还把自己7大仪器中的2个都安装在了机器臂前端：一个是上一节提到的生命神探「夏洛克」，另一个则是可以探测岩石超精细化学组成的X射线荧光光谱仪（The Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry，缩写PIXL）。
PIXL的另一层含义是「像素」（pixel）的谐音，用以表现这个仪器将会如何「明察秋毫」。它不仅能探测出岩石含有的成分，还能像素级还原清晰地拍摄出这些成分的排列方式。
PIXL和夏洛克双剑合璧，可以帮助我们探测到火星上更可靠的疑似微生物遗迹。
此外，毅力号还升级了钻头：好奇号的钻头只能采集火星岩石和土壤粉末，而毅力号的钻头可以直接采集完整的岩芯，这有助于将来的人类分析到「无损」的火星岩石样品。这也将是人类首次采集到火星的岩芯样品。
采样返回先驱者
前辈好奇号探测火星生命的仪器「山姆」里，有一整套双层旋转木马一般的「试管套装」，这些「试管」，是好奇号分析样品的化学实验杯。
毅力号依然携带了一套「试管」，但这些「试管」只用于封装钻头采集的火星样品。
是的，毅力号此行完全放弃了好奇号甚至海盗号那样通过机器臂直接采集和接触式分析样品的模式，而是只负责样品的采集和封装：
毅力号钻孔采样和封装过程示意毅力号钻孔采样和封装过程示意，来源：NASA/JPL-Caltech
之后，毅力号会把样品管转移到指定地点:
留待将来的火星任务拾取和送回地球，给人类亲手研究：
拥抱未来
作为手握人类全部八次成功的火星著陆探测荣誉称号的选手（苏联还有一次成功著陆但没能顺利开展工作的，算…半次吧），NASA对火星探测毫无疑问有著最多经验，也走在最前沿。既带著前辈们的经验，又有著最雄厚的资金投入，价值24亿美元的毅力号火星车显然还有太多细节值得深挖和学习，这不是一两篇文章能讲完的，有机会我们再展开讲讲。
例如，毅力号把好奇号原有的桅杆相机（Mastcam）和化学相机（ChemCam）升级为可缩放的桅杆相机（Mastcam-Z）和还能分析矿物和分子、拍摄彩色照片的超级相机（SuperCam）。
毅力号和我国天问一号火星车一样携带了次表层雷达，两个测地雷达将深入探测火星车沿途的地下浅表层结构和水冰分布。从没有过见识过巡视器测地雷达的火星，将一口气迎来两个。
毅力号携带了更多相机，足足有23个之多，浑身都是「眼睛」。
毅力号在好奇号的基础上更新了软体系统，设计了更坚固耐磨的车轮…
……
但总的来说，相比于升级装备和探索更多科学谜题，毅力号显然有更大的目标，也更具开拓性——不执著于用有限的资源获得尽可能多的科学成果，不计较一时一地的得失，而是真正著眼于将来。不管是机智号无人机，还是莫克西制氧仪，都是本次毅力号的「试验任务」，它们最大的目标是验证技术的可行性，为将来的载人火星任务铺路。而采集岩芯、封装火星样品，更是把更多「发现」的机会留给了未来，或许，是十年后的人类。
7个月后
毅力号的火星之旅计划在路上花费约6个半月，途中进行5-7次轨道修正。
一切顺利的话，毅力号火星车将于2021年2月18日登上火星表面的杰泽罗（Jezero）撞击坑。
（这里的「成功」仅按「成功著陆且顺利开展探测工作计）
这是一个古老湖泊的遗迹，有著三角洲流水地貌、丰富的火山熔岩产物和矿物沉积，是行星科学家们精挑细选出的可能孕育生命和保存生命痕迹的环境。核电池加身的毅力号设计寿命1个火星年（约2个地球年），当然，按照我们对以往NASA火星车的经验来看，不出意外的话它实际会工作更久。
即使不谈这些，光是7个月后的火星上空即将再现空中吊车黑科技这一项，想必早已让很多朋友们激动不已了。
更何况——还有NASA「带著你的名字去火星」的传统艺能呢！届时，又会有1093万个被装在小小的晶元里的地球人名字，和毅力号一同登上火星表面了[12]。
不过除了这些，毅力号此行还在火星车底盘左侧安装了一块8×13厘米的铝牌，画面是代表医学的阿斯克勒庇俄斯之杖顶起地球，其上是探测器飞出地球，去往更遥远的星球。这块铝牌意在致敬和感谢全世界的医护工作者们在新冠疫情期间的伟大奉献，正是有ta们在守护地球，人类才能不断探索更遥远的地方。
看见这块铝牌在哪里了么？
至此，本届火星赛季三位选手（阿联酋希望号、中国天问一号、NASA毅力号）已全部交卷，顺利前往火星。明年2月，三国的「火星大考」将迎来各自的第一轮「成果验收」，让我们一起期待吧。
拓展阅读
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为了去火星，天问一号做了哪些准备？
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致谢
本文感谢 Ting Huang、 @天才琪露诺、 @𬸚𬸦鹓鶵、 @尞祡 的审稿和对本文提升所做的帮助~
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参考文献：
[1] NASA | Mars 2020 Launch Vehicle
https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/launch-vehicle/
[2] CGTN | Hi Mars: Humans Mars odyssey
https://news.cgtn.com/news/2020-07-23/Hi-Mars-Humans-Mars-odyssey-SmbQK9Ppok/index.html
[3] https://www.nasa.gov/feature/jpl/6-things-to-know-about-nasas-ingenuity-mars-helicopter/
[4] https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/
[5] NASA | NASA』s Mars Helicopter, Ingenuity (UHD Trailer)
https://www.youtube.com/watch?v=0RQWv1ybsjMfeature=youtu.be
https://mars.nasa.gov/resources/24935/nasa-mars-helicopter-ingenuity-animations/
[6] https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/instruments/
[7] https://mars.nasa.gov/news/8448/johnson-built-device-to-help-mars-2020-rover-search-for-signs-of-life/
[8] http://www.collectspace.com/news/news-072720a-perseverance-rover-martian-meteorite-return.html
[9] Williford, K. H., Farley, K. A., Stack, K. M., Allwood, A. C., Beaty, D., Beegle, L. W., ... Hecht, M. H. (2018). The NASA Mars 2020 rover mission and the search for extraterrestrial life. In From Habitability to Life on Mars (pp. 275-308). Elsevier.
[10] Chu, L. E., Brown, K. M., Kriechbaum, K. (2017, March). Mars 2020 sampling and caching subsystem environmental development testing and preliminary results. In 2017 IEEE Aerospace Conference (pp. 1-10). IEEE.
[11] https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/cameras/
https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/body/
[12] https://mars.nasa.gov/participate/send-your-name/mars2020/
北京时间21.16分，喷气推进实验室成功获取毅力号的信号，毅力号正式走在朝向火星的大道上，前面是希望号，中间是天问一号，发射圆满成功，恭喜NASA，人类纷纷奔向火星，真是历史上的大场面。
长发射视频奉上。
毅力号发射长视频版
大海的视频 · 8274 播放
发射前先科普一下，长文预警，全文约有5000字，成功发射以后再补充视频。
先更新两个大家最感兴趣的首个行星小灰机的视频。
机智号直升机飞行视频
大海的视频 · 4692 播放毅力号探测器属于NASA的又一次大手笔操作，耗资高达27亿美元。其中包括到达火星花掉24亿美元，还有3亿美元准备在著陆后的2个地球年（1个火星年）的生命周期内继续花掉，美国当初可是只准备花几亿美元，这叫计划跟不上变化。
发射用的火箭是什么？
美国阿特拉斯5重型运载火箭，图里的帅老人就是生产商UAL的老板托利 布鲁诺Tory Bruno，老牛仔酷酷的。
火箭高60米，发射点在卡纳维拉尔航天中心41号位。火箭的四台 Aerojet Rocketdyne造的固体发动机在起飞的前1分49秒工作，然后抛掉。继续干活的主发动机是。。。
俄罗斯著名的RD-180。它们一起工作产生1043吨的起飞推力，这个和长征五号差不多，长五B起飞推1078吨。整个火箭和载荷加起来531吨，总体比长征五号800吨要轻，加上固体推进，阿特拉斯飞起来比长五要猛，人家35秒就可以突破音速。阿持拉斯自2002年启用以来已经飞行84次，算是比较可靠的火箭了。
阿特拉斯的半人马上面级的RL-10C1发动机负责把火星探测器加速到11公里每秒以摆脱地球引力，探测器初始重要4吨，落到火星表面的就1吨多，部分载荷会在进入火星大气前抛掉，还有一部分在落地前抛掉，后文会说到。
火箭在3分27秒抛整流罩。RD180在工作4分22秒后，火箭载荷将在离基地497公里处，以时速21680公里继续飞行。
推力为10吨的RL-10C1发动机在约11分钟左右时点火，把探测器送入地球低轨停泊轨道，当探测器飞到大西洋和南非上空时，发动机二次点火8分钟，将探测器加速到逃逸速度。
发动机将在飞行53分钟后关机 ，半人马座将在57分32秒时释放出火星探测器。也就是一个小时搞定初始发射，其实挺快的。
毅力号的主要目标是什么?
毅力号很先进，建造耗时约10年，重约1吨出头，有7件科研载荷，一个机械臂，一架机智号火星直升机，25台相机，带了核能源在寒冷的夜晚供电供热，带了首个能记录火星声音的麦克风。NASA称这是有史以来最先进的探测器精尖的设备。毅力号主要任务是搜寻火星上远古生命的迹象，为最后的返回地球作准备（欧空局合作项目）。自70年代的任务开始，这已经是NASA奔向火星的第9次任务了，本次飞行，毅力号将以每秒11公里以上的速度飞离地球奔向火星，预计将在2021年2月18号著陆。
毅力号的主要目标是搜索残留在火星岩石下面的微生物可能的遗存，当然，科学家们还以在地球的实验室里分析火星岩石的样本。NASA官员称，这是史上首次可以称之为太空生物学的生命搜寻之旅，本次飞行项目副经理马特 华来士说:这是我们首次在其它行星上寻找生命迹象，希望能从另一个行星处获取返回到地球的样本。
当然，这次飞行的主要任务还是看著陆地的地理特性，然后寻找过去生命的痕迹，任务不是去直接找现存生命的。 第三个目标是准备好要回地球检测的样本准备下次带回，第四目标当然是为未来的载人火星之旅作准备。假定毅力号任务成功进行，资金和技术问题得以解决，2026年美欧合作和欧洲造火星车会将取得的样本送到美国造的固体火箭上，在2031年前实现返回地球之旅，激动人心啊。
毅力号的大小重量怎么样？
这台火星车重1025公斤，3米长，2米7宽，2米2高，装在一个可以抵御1300摄氏度高温的防热罩中。火箭上的巡航平台将把毅力号送到5亿公里外的火星，这个提供动力的运载模块将在抵达火星后与探测器分离并焚毁于火星大气层中。所有这些加起来4.1吨载荷都由前文介绍的阿特拉斯 5火箭负责运载。
毅力号的能源哪里来？
主要靠多任务放射性同位素热电发生器MMRTG 提供，功率110瓦，可以为毅力号两块锂电池充电，提供长达14年的动力，远远超过探测器最初近2个地球年或1个火星年的任务寿命。
它产生的大量热量还可以帮设备保温，其核心是4.8公斤的钚-238。我们的天问设计寿命没这么长，所以没用这个高成本的设备，但玉兔2号用了。世界上就数俄罗斯这项技术最好，美国也不错，从新视野号到好奇好都运用了此项技术，准备登陆泰坦的蜻蜓上也会用上这个同位素热电发生器。
美国国家航空航天局和能源部表示，多任务放射性同位素热电发生器可以产生约110瓦的电力，并可以利用钚衰变释放的热量为探测器的仪器保温，以保持平稳工作。
毅力号之前的火星探测有几次？成功率如何？
到火星的风险不小，以往的成功率是50%左右，不过NASA已经连续成功五次，他们还是比较自信的。这次去火星是继阿联酋在7月19号发射希望号和中国在23号发射绕、落、巡一气呵成的天问1号后的第三次任务。目前在火星上空飞行的探测器属于美国、欧空局和印度三家，三哥还是混得不错的，抢了先机。所有三个火星探测器达到时间基本都在明年2月，阿联酋的探测器和中国的天问先要绕火星飞行，几个月后，天问1号将放出著陆器向火星表面降落并释放火星车。中国这次如果著陆成功，就是世界上第二个在火星上部署火星车并进行动作的国家，仅次于美国。真的叫弯道超车。
NASA探测火星算是第9次了。
第1、2次：NASA最早的火星之旅是1976年的2次维京VIKING著陆器，这两次飞行没有取得火星生命的有效证据。
第3次是1997年的 火星探路者的Pathfinder计划，部署了一个叫旅居者Sojourner的66公分的小火星车，证明了喷气推进实验室有能力造有运动能力的火星车。
第4，5次就是2004年的精神号spirit和机遇号opportunity火星车。
第6次，就是在前两次的基础上，2011年NASA发射了他们的旗舰级好奇号curiosity火星车。好奇号带了一套更先进的仪器，包括一个取岩石样品的钻头，可以送回一个迷你实验室进行分析。探测器于2012年8月12日在GALE陨石坑著陆，在著陆区发现了数十亿年前干涸的湖底岩层，还发现了生命的基石有机碳，证明远古时代的火星有适合生命存在的条件。好奇号还在慢慢向高5公里的SHARP MOUNT上爬。
第7次，NASA的凤凰PHONEIX著陆器于2008年在火星北极平原著陆，对土地进行钻探以发现地表下的水。
第8次，NASA的洞察号Insight飞行器于2018年到达火星，探测火星的地震情况和其内部结构。
本次是第9次飞行，美国科研人员克服了新冠疫情造成的影响保证了进度，因为发射窗口将在8月中旬后关闭，再要发射就要等到2年多以后了，那时最佳发射时机才会再次出现，美国人也丢不起这面子。
毅力号怎么在火星著陆？这是难点。
毅力号不打算在火星轨道上转了很多圈以后择机著陆，人家简单粗暴，准备在明年2月18日直接进站。
1、毅力号将在到达火星大气层顶部10分钟前，抛弃掉一路把它带向火星的巡航平台。
2、4.5米的防热罩会顶住进入大气层时的高温，几个小型推进器负责调整它的进入轨迹，保证向目标降落。
3、进入大气4分钟后，它将在1万1千米高空放出长达21.5米的超音速降落伞，这个伞号称比好奇号的更皮实，这次放出降落伞不靠定时器，而靠测量与著陆场的相对位置，更加先进。
4、降落伞放出20秒后，底部防热罩脱落，向下的引导雷达和相机开始观测火星表面。
5、火星大气层稀薄，光靠降落伞无法把毅力号的速度降到安全值，在2100米上空，探测器的下降级将放出后背板和降落伞。8个可调式喷气口会进一步将速度 从306公里每小时降到离火星表面20米时的0。
6、在此期间，火星上的飞行计算机开始找平坦地面著陆，这一技术叫位置相对导航，从2012年开始研发，这次首次用于实战。用的技术叫比较技术，就是把下降时的实时图像和之前取得的图像进行比对，如果有危险就调整降落位置。
7、最后使用和好奇好一样的空中起重机技术著陆。6个轮子一旦接触火星表面，火星车就会和上面的下降级断开，下降级会在比较远的地方安全坠毁。
难点:
由于火星太远，降落太快，来不及测控，一切都只能是是全自动完成，天问一号也是这样的套路。毅力号的技术基本和好奇号相同，降落伞进行了增强，各部件又经过了新的测试，NASA官员说，即便如此还是很危险，不能保证成功，但还好之前成功过，所以还相对放心些。
毅力号在哪著陆？那个直升机要做什么？
毅力号需要精确落地，目标是45公里宽的杰泽罗陨坑，它形成于35亿年到39亿年间，在这个古老的干涸的三角洲地区找到古生命可能性更大一些，但对著陆精度要求更高。
火星车一著地，首要任务就是放出NASA的机智号火星直升机。飞机小车从飞行器腹部放出，开到100米外开飞。在30天内，地面控制人员将对这架小直升机进行编程，执行一系列飞行试验。当然，飞机自主飞行，实时控制是不可能的，飞机上的两台相机传送的图像以毅力号为中转，处理图像，毅力号也可以发指令让飞机拍照。
问题是，火星大气密度只有地球的1%，极大地限制了机智号的飞行性能。怎么办呢？人家由两副正转反碳纤维旋翼提供动力。它们的转速高达2400-2900转每分钟，10倍于地球上的直升机旋翼速度。飞机由 AREOVIRONMENT公司开发，非常小，太阳能驱动，充电1飞1分半钟，飞行距离300米左右，高度不高于5米，小小的直升机才1.8公斤重，旋翼展开直径才1.2米，只能算是原型验证机，之后的型号会更复杂。比如 NASA制订了一个叫蜻蜓的计划准备探索土星的卫星泰坦，飞机在那里飞行更容易些，因为它的大气比火星更为稠密。
机智号火星直升机视频大海的视频 · 4449 播放直升机由女设计师MI MI AUNG设计，她身边的就是真实大小的直升机，大家感受一下。
毅力号有哪些首次？这是重点。
1、首次在火星表面制氧，为未来的机器和载人登火星创造更好的条件。
2、首次带个麦克风，让大家听听火星的声音，著陆的声音，在火星钻探的声音和在火星表面老司机开车的声音。麦克风位置在下图兰圈那两个地方。
3、我们能首次看到火星车在火星表面著陆全过程高质量视频。
4、首架能飞行的行星直升机。
5、首次带了进行了深度清洁的43个采样管，管子和细雪茄烟差不多，样品14毫米宽，60毫米长，还包括一些不装样品的空管子，科学家可以用于比对整个采样过程是否被污染。最后被采样封闭系统将样品严格封装起来准备未来带回地球。
6、首次带上了准备在火星上用的宇航服材料进行测试。
NASA想看看宇航服材料在火星上长期留存后的可靠性。所有技术都不可能一蹴而就，都是砸钱砸时间慢慢来的。
毅力号的居住环境测试组件里有五项主要材料供测试。
毅力号和好奇好有什么不一样的地方？
和好奇好比起来，毅力号可以多采50%样品，多了架机智号直升机，铝制轮子更轻，抗损能力更强；整体比好奇好重126公斤。
设备方面，毅力号身上总共安装了五款成像工具；首先是桅杆头上的SuperCam，然后是两个位于桅杆下方灰框中的Mastcam-Z导航摄像头。激光、光谱仪、SuperCam成像仪将用于检查火星的岩石和土壤，以寻找与这颗红色星球的早期有关的有机化合物。两台高解析度的Mastcam-Z相机能够与多光谱立体成像仪器一起工作，以增强火星车的行驶和岩心采样能力。
毅力号还带了其它一些东西：将近1100万人签名的矽片；一块显示地球和火星在太阳两端的小牌，印著用莫尔斯电码写成的「共同探索」的信息；一块向在这场疫情前线工作的医务工作者致敬的牌子。
好了，现在希望号、天问号、毅力号马上凑齐了，将一起在奔向火星的路上，能见证这一刻也是挺让人激动的，祝他们在那个遥远的红色星球好运！！
如果这次飞行任务真的发现了远古生命迹象，这对我们的宇宙观是不是会有巨大的冲击？
不是十分期待，那是相当期待。
参考文献：
https://spaceflightnow.com/2020/07/29/ulas-atlas-5-rocket-is-nasas-go-to-launcher-for-nuclear-powered-space-probes/
https://spaceflightnow.com/2020/07/28/atlas-5-av-088-mission-status-center/
阿联酋"希望号"、中国的"天问一号"火星探测器已经发射升空，接下来该"毅力号"登场了。
25亿美元的大家伙升空了！
北京时间7月30日19点50分，美国「毅力」号火星车从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。
刚刚，器箭分离，发射任务取得圆满成功！
发射！NASA毅力号火星车向火星进发
航天面面观的视频 · 3554 播放NASA毅力号火星车发射升空航天面面观的视频 · 3085 播放
长路漫漫，希望这三个探测器一切顺利，明年如期达到预定目标。
中国国家航天局局长张克俭向美国「毅力号」火星探测器发射成功表示祝贺。
惊心动魄! NASA火星探测任务高光时刻（1997-2020）
今天看了好几遍，真让人羡慕啊！对我们的天问一号又多了一份期待和祝福！
惊心动魄! NASA火星探测高光时刻 1997-2020
航天面面观的视频 · 5836 播放如果一切顺利，明年2月份，毅力号火星车将在火星著陆。5月份，中国的火星车也将在火星著陆巡视，希望控制大厅里一片欢呼!
让我们共同祝福共同期待吧！
- 毅力号将携带一架无人机飞往火星，一直在关注，非常期待！
火星重力加速度约为地球的1/3，大气层密度不到地球的1%，这玩意儿能在火星上飞起来吗？经过地面模拟测试，科学家给出的结论是能！
它在哪？它在毅力号的腹部，哈哈。
这架火星无人机有个好听的名字——机智号(Ingenuity)
机智号无人机质量为1.8kg，翼展1.2米，采用太阳能电池板充电，每个火星日提供的能量可供单次飞行90秒（飞行过程中平均功率约为350W）。
毅力号火星车携带的无人机如何在火星飞行？这动画质量很高，别错过。
毅力号火星车即将发射 携带的无人机如何在火星飞行？航天面面观的视频 · 9266 播放
来自弗吉尼亚州的13岁中学生Alexander Mather（左）和阿拉巴马州的高中生Vaneeza Rupani（右）受邀参观此次发射。
「毅力」号(Perseverance)火星车的名字是谁取的？就是Alexander Mather提交的。他也是个航天爱好者哟，我想这会对他以后的发展产生积极影响。他说他想成为NASA的工程师。
在此前的征名活动中，来自阿拉巴马州的高中生Vaneeza Rupani 提交的「机智号」 （Ingenuity）被NASA局长Jim Bridenstine选中。成为幸运儿，将和Alexander Mather一同参观此次发射。
2009年05月27日，NASA宣布六年级的华裔女生马天琪(Clara Ma)的「好奇 」最终赢得了胜利。当时她只有12岁，现在她已经成了大姑娘了，马天琪说，给好奇号火星车命名的经历改变了她的生活，也影响了她的选择。
2019年，马天琪从耶鲁大学地球物理学专业本科毕业，马天琪目前正在剑桥大学攻读科技和环境政策的研究生。
一个火星车征名活动带来的影响不言而喻，它让更多的孩子参与其中，让更多的孩子从小就对科学、探索、未来感兴趣。
毅力号将携带一枚特制的铝板飞往火星，以这种方式向抗击新冠肺炎疫情的医护工作者致敬。
这块8×13厘米的铝板安装在了毅力号火星车上。
1090万个名字将随毅力号前往火星 上面有你的名字吗？
NASA在去年举行了「把你的名字送到火星」的征集活动，航天面面观也多次宣传，很多人都参与了此次活动。现在含有10932295个名字的三块晶元被安装到毅力号火星车上即将飞往火星，上面有你的名字吗？
快去找找登机牌，马上出发了！
太空探索是全人类的事情，地上的事情比天上的事情复杂多了。
2020年7月27日，天问一号探测器在飞离地球约120万公里处回望地球，利用光学导航敏感器对地球、月球成像，获取了地月合影。在这幅黑白合影图像中，地球与月球一大一小，在茫茫宇宙中相互守望。
上图为2020年7月27日，天问一号探测器在飞离地球约120万公里处，利用光学导航敏感器拍摄的黑白地月合影。
离开了地球才发现我们是一个整体。
希望接下来一切顺利！星空浩瀚无比，探索永无止境。
火星，我们来啦！
本文作者：不会游泳的鱼，本网授权发表，全文约一万字
1 概述
美国于东部时间2020年7月30日，由「宇宙神-V」火箭执行「火星2020」发射任务。如果本次任务成功，「火星2020」[本次任务名称为「火星2020」（Mars2020），携带的火星车名称为「毅力号」（Perseverance）]将是美国火星探测史上第9次火星著陆任务（不含1次失败任务），其携带的「毅力号」是美国第5辆火星车。回顾火星探测发展历程，「毅力号」是继「索杰纳」（1996年）和「勇气号」/「机遇号」（2003年）之后，与「好奇号」同属美国第三代火星车，其发展历程大致经历了如下几个阶段：
（1）第一阶段（1970年-1980年）：该阶段典型的探测器为「海盗-1/-2」。「海盗」号成功完成了软著陆任务，在火星表面持续工作分别超过了3年和6年，拍摄了上百张照片，进行了气象测量，完成土壤取样和土壤分析，所有这一切都是20世纪70年代令人瞩目的成就。不仅如此，它70度半锥角气动外形、气囊式著陆技术、降落伞技术为美国后续的著陆任务奠定了坚实的基础。
2.1 任务目标
「火星2020」任务主要包括以下四大科学目标：
（1）寻找火星存在生命的迹象探索火星远古时期环境，进一步揭开火星地质演变过程与地质历史之谜，并评估火星的宜居性。重点研究火星表面环境，在远古时代火星环境中形成的岩石样品中寻找保存下来的生物迹象，这些岩石环境可能有利于微生物生存。这是人类第一次旨在寻找过去微生物生命迹象的火星车任务。
（2）寻找潜在的生物标记物评估生物标记物保存的可能性，并寻找可能的生物标记物，可以帮助确认火星是否存在过生命。生物标记物是由生物作用产生的物质或痕迹，例如几乎不可能在没有生命存在的环境下形成复杂的有机分子。生物标记物不可能孤立地出现，一般会和相关的环境紧密联系在一起，因此寻找生物标记物也对评估环境有著重要的作用。
（3）为获火星采样返回做技术积累通过轨道探测和原位探测，大大加深了对于火星的认识，但是一些非常重要的科学问题，如精确定年、寻找生命、重建环境演化历史（地表、水下、还原、氧化）和地质事件（火山灰的沉降、熔岩流动、断层活动、岩脉充填），都需要通过对带回的样品进行深入的研究才能解决。然而火星采样返回是一项非常具有挑战的任务，基于经费和技术的限制，「火星2020」任务只是整个采样返回任务的第一步，验证新的技术，并为带回样品的后续任务提供技术积累。
（4）为载人火星探测做好准备「火星2020」任务主要从以下3个方面支持未来载人火星探测任务：1）任务设计，如通过对火星大气密度和风的研究改进现有的火星进入、下降和著陆技术等；2）人员的生命安全，如行星际航行和火星表面的辐射、有毒物质（如尘埃）或可能的地外生命的威胁；3）任务的实施，如避免污染火星的特定区域，以及避免火星尘埃导致电子设备的故障等。
2.2 著陆点的选择经过3次著陆区选择研讨会，从上百个候选著陆区遴选出3个：Jezero撞击坑、NESyrtis与ColunmbiaHills（Gusev），分别代表了可能的湖泊环境（Jezero）、地下热液环境（NESyrtis）和地表热泉环境（ColunmbiaHill），都很可能孕育过生命。最终，杰泽罗（Jezero）陨石坑（18.8°N，77.5°E）胜出。Jezero位于大瑟提斯（SyrtisMajor）火山的东部，直径约45km，在远古时期很可能是一个湖泊。汇入其中的河流经过了大面积区域，携带了不同地区的沉积物，在撞击坑内堆积形成了两个三角洲，并出露了非常明显的层状沉积结构。
火星2020」探测器系统由巡航级、下降级、减速器和火星车等组成，此外还包括一架用于技术验证的火星直升飞机。
3.1 进入、下降及著陆（EDL）系统
「火星2020」的进入、下降及著陆（EDL）沿用了「好奇号」的三级减速（气动外形减速、降落伞、反推发动机）+空中吊车缓冲的著陆方式。结构上包括：气动外形减速器、降落伞、下降级，以及空中吊车。气动外形减速器由一个背罩和隔热罩组成，可以保护火星车免受进入火星大气层时所经历的高温。下降级通过反推发动机减速，并将火星车安全送到地面。
「毅力号」是美国火星探测历史上第5辆火星车，之前分别是：「索杰纳」（1996）、「勇气号」/「机遇号」（2003）、「好奇号」（2011）。从质量上来看，大小和「好奇号」相当，尺寸为3m*2.7m*2.2m，「毅力号」质量约1025kg（含机械臂45kg），机械臂长约2.1m。从性能上来看，「毅力号」和「好奇号」属于同一代火星车，相比「索杰纳」和「勇气号」/「机遇号」有了很大的提升。移动系统：「毅力号」的移动系统继承了传统的六轮摇臂-转向架火星车结构，这种设计因其卓越的稳定性和障碍攀爬能力而成为成熟的机动装置应用方案。早在「索杰纳」开始，JPL就设计了这种移动结构，「勇气号」和「机遇号」在性能上做了改进，「好奇号」和「毅力号」则沿用至今。与「好奇号」一样，轮子采用轻质铝合金材质，都专门设计了凸起的花纹以适应为火星崎岖地形，但比「好奇号」的更窄、更高。
为了确保火星车能够在极端环境下工作（如火星沙尘暴），「毅力号」沿用了「好奇号」的多任务同位素热电发生器（MMRTG）。在任务初期，MMRTG可产生110W的能量。此外，还配备了2个锂离子储能电池。
在巡航段期间的前2个月，「火星2020」利用位于气动外形背罩上的低增益天线（LGA）与地球进行通信。随著飞行距离逐渐远离地球，则改用巡航级上的中增益天线（MGA）对地通信。在EDL阶段，采用的是3个UHF天线通信中继通信。在进入火星大气层前几分钟，安装在背罩上的UHF天线开始工作，直至背罩与下降级分离；之后，安装在下降级上的UHF天线开始工作；到达火星表面后，「毅力号」火星车上的UHF天线开始工作。在著陆期间，UHF天线将数据传输至在轨的MRO和MAVEN轨道器，MRO再将EDL数据实时传输至地面站。与此同时，EDL期间还采用X波段低增益天线对地直接通信。EDL开始时，位于背罩上的PLGA开始工作；当进入火星大气层执行进入制导模式时，位于背罩上的TLGA天线开始工作；当背罩分离后，下降级上的DLGA开始工作。
视觉系统。「毅力号」是迄今为止携带相机数量最多的行星际探测任务，共携带了23台相机。其中，19台安装在火星车上，3台安装在背罩上，1台安装在下降级上，2台在火星直升机上。
- 火星车相机包括：其中9台工程相机（彩色）；3台EDL相机（1台地形相对导航黑白相机，2台彩色EDL相机）；2台桅杆变焦相机；1台超级相机（彩色）；2台SHERLOC相机（彩色）；1台PIXL相机（具有部分彩色能力的黑白相机）；1台MEDA相机（黑白）；
- 背罩上的相机包括：3台用于拍摄降落伞展开的彩色相机（向上看）；
- 下降级上的相机包括：1台从下降级上拍摄火星车的彩色相机（向下看）；
- 火星直升机相机：1台彩色地形成像相机，1台黑白导航相机。
「毅力号」火星车携带了7台科学仪器，质量约为59kg，在火星上进行前所未有的科学和技术试验。下图展示了科学仪器的部署位置。
桅杆变焦相机（MastCam-Z）是「毅力号」火星车的主成像系统，它具有全景和三维立体成像功能，并且具有变焦功能，可远距离对火星表面物体进行变焦放大。两个桅杆变焦相机（MastCam-Z）安装在「毅力号」火星车的桅杆上，距离火星表面高度约2m，两个相机间距24.2cm，用于提供立体视觉成像。该相机主要技术参数如下表：
桅杆变焦相机（MastCam-Z）具有强大的视觉成像功能。其主要特点有：1）它能挑选出保存了火星过去生命迹象的岩石，能够协助科学家分辨出哪些岩石应该钻取，哪些需要暂时存储（Cache），哪些应该返回地球。2）它还能勘查火星车周围岩石及土壤的特质，帮助我们寻找生命的迹象。3）科学家可以利用MastCam-Z寻找火星远古时期湖泊、河流等与水相关的特征。4）由于具有出色的变焦功能，MastCam-Z视觉成像功能相当强大。5）「毅力号」同样继承了「好奇号」360度彩色三维成像的自拍功能。（2）火星环境动态分析仪（MEDA）火星环境动态分析仪（Mars Environmental Dynamics Analyzer, MEDA）是一整套用于测量和监测火星表面风速、风向、温度、相对湿度、压力，以及火星大气尘埃粒子大小和数量的感测器。
火星环境动态分析仪（MEDA）将提供：火星每日天气变化报告、火星辐射，以及火星风向和风速变换等信息，这将为载人登陆火星做好准备。其主要任务有：1）研究火星尘埃环境。2）辅助预测天气。3）测量火星辐射。4）测量水蒸汽。5）MEDA将显示火星尘埃及天气如何对「毅力号」火星车的性能产生影响。
（3）火星氧气原位资源利用试验（MOXIE）技术演示为了为未来载人探测火星做准备，NASA在「毅力号」火星车上搭载了MOXIE，用于在火星大气中制备O2，作为未来航天员往返火星与地球之间的火箭推进剂燃料，以及火星表面生保系统所必须的O2。
MOXIE只是技术演示验证设备，其大小只是相当于电动汽车的电池。然而，未来满足载人火星任务的氧气制备系统将是MOXIE的100倍。
（4）X射线岩石化学行星仪（PLXL）X射线岩石化学行星仪（PLXL）由X射线荧光光谱仪和高解析度成像仪组成，用于绘制火星表面材料的精细元素组成图。X射线光谱仪用于识别极小微粒的化学物质，高解析度成像仪用于拍摄岩石和土壤特征。PLXL将提供比以往更详细的化学元素检测和分析能力。
PLXL主要功能是寻找火星远古时期生命的迹象，它不但灵巧轻便，而且功能强大。其主要特点有：1）PLXL的X射线可以聚焦在小到一粒盐大小的岩石上，并能分析出其岩石特征，从而找到任何可能残存的微生物生命迹象。2）PLXL性能远超同类仪器，可以检测多达20余种的化学物质成分，即便含量只有百万分之几，它仍能精确地找到岩石中每种化学物质成分。
（5）火星亚表层雷达成像仪（RIMFAX）火星亚表层雷达成像仪（RIMFAX）将提供厘米级火星亚表层地质构造特征成像。
火星亚表层雷达成像仪（RIMFAX）是NASA首个测量火星亚表面雷达探测器。它将揭开火星亚表层地质构造。此外，探测火星10m以下的亚表层水、冰。
（6）利用莱尔曼及发光原理探测宜居环境中有机物和化学物质（SHERLOC）光谱仪SHERLOC光谱仪主要用于探测矿物、有机物和潜在微生物。一台高解析度彩色相机用于火星表面显微成像；绘制矿物学和有机化合物图。
（7）超级相机（SuperCam）超级相机（SuperCam）是一个遥感载荷，包含有遥感光学测量和激光光谱仪，可以提供远距离成像（最远7m）、化学成分分析和矿物学机理分析。包括4个光谱仪：激光诱导剥蚀光谱仪、拉尔曼光谱仪、时间分辨荧光光谱仪、可见光和红外反射光谱仪。同时，SuperCam的激光能够清除样品表面的灰尘，从远距离获取灰尘下的表面物质信息。该载荷还含有彩色远程微成像仪，能够获取高解析度的样品影像。
3.4 「灵巧号」火星直升机（1）主要目标「灵巧号」火星直升机是一项技术演示验证项目，也是首次在火星稀薄大气中进行技术验证飞行。「灵巧号」的主要目标是：1）在火星稀薄的大气层中验证有动力飞行的可行性。2）利用微型电脑、电子设备和其他部件验证微型飞行技术。3）在接收到由「毅力号」火星车中继通信指令后，「灵巧号」每次试飞都是在没有地面任务控制人员实时控制的情况下进行的，从而验证自主工作的可能性。
（2）火星直升机构型「灵巧号」是一架可自由飞行的飞行器，质量约1.8kg，高0.49m。两片反向旋转叶片，长度为1.2m，转速2400rpm。机身尺寸为13.6*19.5*16.3cm，四条支腿长约0.384m，直升机机身离地面0.13m。「灵巧号」使用太阳电池翼供电，储能电池为锂离子蓄电池。在一个火星日中，可飞行90s，飞行期间平均功率350w。机身布局见下图。
「灵巧号」安装有一台中央计算机、惯性测量单元（IMU）、激光高度计、倾斜仪、加速度计和陀螺，所有这些设备都被封装在方形的绝缘体机身中。「灵巧号」携带了2台成像系统：1台30万像素的宽视场全景导航相机，用于跟踪直升机的位置；1台1300万像素的彩色相机，用于捕捉最低点到高于地平线的表面。2台成像系统安装在都在机身底部（沿名义飞行方向的垂直方位）。
（4）火星直升机的工作在飞行期间，直升机将通过基站与火星车通信，并拍摄表面图像。通过直升机的运动可以获得立体图像。地面操作人员使用著陆前获得的图像来定位直升机的相对位置，为下一次飞行做准备。飞行期间获取的数据存储在直升机的非易失性存储器中，之后再传输到火星车上，再由火星车中继通信传输给地球。按计划，直升机在一个月内将执行5次飞行试验，飞行难度一次比一次复杂。在执行下一次飞行任务前，太阳能电池翼将为锂离子蓄电池充足电。直升机拍摄的图像，可以与在轨高解析度图像和火星车拍摄的图像相互参照，重新规划飞行路径。火星直升机还提供了另一种独特俯视图像，用于研究火星地质和地貌，其解析度介于在轨高解析度图像和火星车图像之间。
4.1发射及巡航段
本次任务的发射窗口为2020年7月20-8月11日，由「宇宙神-5」541在卡纳维拉尔角空军基地发射升空，预计著陆时间为2021年2月18日。发射之后，将经历约213天的地火巡航。巡航期间将执行3次轨道修正机动，在最后抵达火星的前45天，将执行2次轨道修正机动。
4.2 进入、下降及著陆段（EDL）
4.2.1 EDL过程
EDL阶段从进入火星大气层顶部开始，直至火星车安全著陆到火星表面结束，历时7分钟。整个EDL过程包括大气层进入段、降落伞减速段、动力下降段、空中吊车段，详见下图。大气层进入段：初始进入阶段环境变化快，不确定因素多，在很大程度上决定了著陆的成功与否。该阶段最关键的因素是高精度的制导导航与控制。在进入段，沿用了「好奇号」的进入制导技术，即通过控制滚转角改变升力方向，达到控制飞行轨迹的目的。在进入大气层前10分钟，与巡航级分离。之后，巡航级质量配平装置分离。进入开始约80s后，达到峰值温度。
降落伞减速段：降落伞下降段的难点在于低密度、超声速条件下的开伞。降落伞在超声速条件下存在开伞困难、开伞不稳定、阻力系数下降等问题。「火星2020」采用了一项新技术——距离触发（RangeTrigger），用来精确计算降落伞展开时间。「火星2020」降落伞在进入后约240s后开伞，展开后直径约21.5m，此时距离火星表面高度约为9-13km，速度约420m/s。降落伞打开后20s，热防护罩分离。此时距离火星表面高度7-11km，速度约160m/s。355s时，测高雷达开启，著陆视觉系统工作，此时距离表面4.2km。之后背罩分离，高度约2.1km，速度下降到80-110m/s。
动力下降段：在动力下降段，下降级上8个著陆发动机点火。下降速度由110m/s下降到0.75m/s，高度由2100m下降到20m。动力下降段状态变化比较平缓,导航测量信息多且精度较高,影响著陆精度的主要是制导控制精度。空中吊车段：410s后进入空中吊车段，该阶段沿用了「好奇号」空中吊车技术，这种技术相比气囊和支腿式著陆具有很多的优势：一是两个机体结构远离火星表面，最大程度减少表面接触；二是采用缆绳设计，著陆速度较低，著陆稳定性和冲击负荷优于其他著陆系统。空中吊车著陆过程：著陆操作开始后，下降级保持0.75m/s的下降速度，同时以0.75m/s的速度释放缆绳和火星车。当吊索（7.6m）完全释放以后，继续保持0.75m/s的下降速度，直到火星车著陆（Touchdown），然后断开吊索，下降级飘离（FlyAway）。
4.2.2 EDL采用的新技术在EDL过程中，除了沿用「好奇号」著陆技术之外，「火星2020」任务采用了距离触发技术、地形相关导航技术、火星EDL著陆仪器-2等新技术。
（1）距离触发技术距离触发（RangeTrigger）是「火星2020」任务采用的一项新技术，用来精确计算降落伞展开时间。在EDL期间，根据位置导航信息，自主更新降落伞展开时间。采用距离触发技术最大优势在于，能缩小著陆椭圆的范围。之前的火星著陆任务，著陆精度相对较低，要花几周甚至几个月的时间才能行驶到主要目标地点。距离触发技术可以将著陆椭圆区域面积缩小50%以上。基于该项技术，也可以使下一次火星著陆任务更接近样本缓存站点。以下图为例，红色椭圆表示采用距离触发技术的著陆椭圆，蓝色表示「好奇号」的著陆椭圆。从图中所示，著陆精度明显提高。
（2）地形相关导航技术地形相关导航技术（Terrain-RelativeNavigation,TRN）是一种创新的EDL技术。从科学目标而言，科学家最感兴趣的探测地点可能位于复杂的地形中，可能保存著火星上过去生物生命的迹象，然而从工程角度来看，可能对于著陆而言风险很大。很多潜在的著陆点都是无法进入的。采用距离触发技术，当在下降过程中探测到复杂地形，可以自主转向更安全的著陆区（见图15）。火星轨道器在轨拍摄了火星地形照片，并创建了包括已知危险在内的著陆点地图，存储在「毅力号」火星车的计算机内。在降落伞下降段，「毅力号」火星车会拍摄快速下降的照片，并将照片中的地标与存储在计算机中的地图进行快速比较。如果它正驶向直径约300m的危险区域，火星车可自主改变方向，在安全的区域著陆。
在之前的著陆任务中，EDL的估算误差大约为1-2km，在进入大气层期间估算误差增长到约2-3km。利用地形相对导航技术，「毅力号」火星车在降落伞下降段估算其的位置，误差精度可以提高到600m。
（3）火星EDL著陆仪器-2（MEDLI-2）火星EDL著陆仪器-2（MSL Entry, Descent and Landing Instrument）是在MSL任务的基础上开发的第二代感测器套件。「好奇号」上的MEDLI仪器只收集了防热罩（前罩）上的数据，MEDLI-2将收集防热罩（前罩）和背罩上的温度、压力和热等数据。一方面，这些数据帮助工程师验证设计的模型，以改进未来任务中的EDL系统。另一方面，MEDLI-2和火星环境动态分析仪（MEDA）测得的大气数据可以帮助了解火星大气密度和风，对于降低无人任务和未来的人类火星任务的风险至关重要。
4.3 表面操作段
「毅力号」火星车表面操作段是最具特色的，与之前的巡视任务不同，作为火星采样返回的首次任务，「毅力号」将采用「样本缓存」（Cache）的方式在火星表面开展工作。所谓的「样本缓存」，是指火星车在找到感兴趣的样本之后，将其存放在样本采集点，待下一次火星任务再将其带回地球。具体见下图：
红色*为火星车著陆点，蓝色为存在感兴趣样本的区域，位于中间的蓝色站点作为样品缓存点（在「毅力号」收集到样本后，存在此处）。在主任务期间，「毅力号」沿著白色实线行驶；在拓展任务中，火星车将沿著白色虚线前往其他感兴趣的区域，收集更多的样本。「毅力号」在火星表面操作段的主要工作目标是：一是寻找具有科学价值的岩石，这些岩石在火星远古时期微生物存在的环境下形成或演化而成；二是找到能够保存火星远古时期生命化学痕迹（生物特征）的岩石；三是从大约30个目标岩石和土壤（风化层）中钻取岩芯样品，并将它们临时存放在火星表面的缓存站点；四是验证火星ISRU技术，即从火星二氧化碳大气中生产氧气的技术，以支持未来的载人火星任务。具体工作步骤如下：（一）找到具有科学价值的岩石首先，确定有希望发现生命迹象的岩石目标，选择范围主要是那些在水中形成或被水改变的岩石（这些岩石中有希望发现有机分子，它们是构成生命体的主要化学物质）。一些特殊类型的岩石可以保存数十亿年的生命化学痕迹。除了这些特殊的岩石外，火星车还收集火山岩和其他岩石，以帮助建立随著时间的推移而形成的地质记录和环境变化记录。（二）收集岩石样本一旦科学家确定了感兴趣的岩石目标，「毅力号」火星车就会从中钻取出一个岩芯样品，在钻头的旋转冲击下，可穿透深至5cm。（三）岩石样品封装火星车将钻取的岩芯样品收集在样本管中（SampleTube）,并进行封装。每个样本管大约可存放约15g样本。（四）样本转运封装后的样本管临时安放在「毅力号」上的储藏架上，由地面任务管理人员决定何时何地将其转运到指定的样本存放地点。（五）样本缓存「毅力号」火星车将样本放在火星表面的同一位置（如上图中间蓝色位置），以便在未来任务中再次获取，并将其带回地球。「毅力号」火星车可以缓存超过30个选定的岩石和土壤（风化层）样品。在轨的火星轨道器（成像精度约为1m）将协助寻找样本位置。
5 结束语
人类火星探测经历了半个多世纪，取得过辉煌的成就，也有过痛苦的失败。随著科技的迅猛发展，火星不再是少数几个国家光顾的场所，越来越多的新兴航天国家也向往著这颗神秘的星球。今年我们也开启了首次独立火星探测——天问一号。后续的火星著陆（EDL）「暗战」将在中美之间展开，恰似当今世界形势，可见航天是国家实力的延伸之言不虚。美方选手是经验丰富的喷气推进实验室（JPL），中方选手是在火星探测上初露锋芒的中国航天科技集团。
如果中国此次任务成功，将成为世界上首个通过一次任务就实现火星「绕、落、巡」的国家，至此中国航天在火星探测上的技术水平将一步超越欧、俄（苏联）、日本、印度、阿联酋，直接靠齐美国。
如果美国此次任务成功，将继续巩固其在火星探测上的领先地位，更重要的是将为后续的火星采样返回任务拉开序幕，地球上的人类有望首次获得主动采样而来的火星样本。
火星之路从来就不是一番风顺，但人类探索未知的脚步从未停止。谨以此文，向全球的火星工作者致敬！预祝2020年火星任务取得圆满成功！
（全文完）
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最新的航天新闻聚合和发射预报
这是人类探测火星历史上最贵和最复杂的一辆火星车！
2020年7月30日，毅力号火星车和机智号火星直升机乘坐宇宙神5-541火箭顺利升空，目前已经在前往火星的路上。
这个7月，人类共有三个火星探测器依次成功出发，阿联酋希望号环绕器，中国天问一号环绕器/著陆器/巡视器，美国毅力号巡视器/机智号直升机。
宇宙神5火箭发射瞬间（图源：NASA）
由于火星与地球在太阳系的相对关系，二者拥有一个780天的会合周期，这意味著从地球探测火星的窗口每26个月才出现一次，如果错过就要额外等待两年多。最佳探测窗口在地球和火星会合前数月，例如2020年10月中旬地球和火星达到一次最近，7月就是最佳探测窗口。
如今，这辆车总体预算已经高达惊人的28亿美元。还好它还顺利赶上了这次窗口，否则延期两年就意味著另外5亿美元的开支，但这已经使它成为史上最贵的车，注定超过好奇号的25亿美元。
按照传统，在发射前NASA估计又举办了基础教育学生（K12）作文大赛，为这部火星车征名，
最终，7年级学生亚历山大获此殊荣，给火星车取名为毅力号（Perseverance）。而11年级的瓦妮莎则给火星直升机命名为机智号（Ingenuity）
其实早在2012年8月6日好奇号火星车成功降落火星后不久，2012年12月4日NASA关于新一代火星车的项目就正式立项，就是眼前的毅力号。它基于好奇号的平台开发而来，在众多仪器上做出一定改进。
毅力号艺术设计图 ?NASA/JPL
相比较好奇号专注于分析火星土壤和岩石的物质组成，毅力号则专注于寻找生命的痕迹。它携带的X射线光化学荧光光谱仪，可以更加精细测定土壤和岩石的精细元素构成。所携带的新型地下雷达成像仪则直接可以探测地下十米以内的水冰和盐水含量，并辅助监测有机物的含量。
好奇号降落到火星后的一张自拍（举著相机的机械臂已被PS掉）?NASA
而它在好奇号的功能之外，还带有四个超级绝活：
a. 携带了一套火星制氧实验装置，可以将空气中二氧化碳转化为氧气。对于人类未来的载人登陆火星任务，几乎不可能将返回火箭发射时用的巨大燃料储备送到火星地表，难度过大。而从火星空气和土壤中提取甲烷、液氧、液氢等燃料无疑成为最佳选择。而氧气的制备，无论对于未来人类的生存还是火箭燃料来源，意义不言自明；
火星直升机艺术效果图 ?NASA/JPL
b. 火星直升机机智号。虽然火星的大气密度和气压连地球的1%都不到，但毅力号将释放一台仅重1.8公斤的超强直升机，充电一天后能实现几十秒的工作时间。它可以极大扩展毅力号的探测范围，每天可以探测600米左右，这将是人类历史上首次将有翼飞行器送入其他星球。要知道人类第一个火星车旅居者号在几十天工作时间内才爬行了100米左右距离，而这个直升机每天的工作距离都是它的几倍！
遍布镜头的毅力号?NASA/JPL
c. 毅力号携带了共计23台照相机，历史之最。除了工程和避险相机外，这23台中还能实现彩色成像、三维成像、微距成像、紫外激光器等一系列复杂功能。因此毅力号的功能也将大大提升:它不再需要停下来一块一块分析土壤和岩石，当发现值得研究的目标时，仅需调动相关相机就可在几米开外详细研究。此外，它还携带了两个麦克风，从进入火星大气阶段就开启，能让人类收听到最真实的火星声音。
计划接应并执行采样返回火箭发射任务的火星探测器艺术图 ?NASA/JPL
d. 在人类首次探测火星已经57年后，毅力号将在60周年之际开启采样返回的新一轮挑战（俄罗斯曾经尝试两次但不幸失败），这个火星车将会收集值得研究的火星土壤或岩石样本，由后来的采样火星车、收集火星车、火星发射平台、货运飞船和返回舱等多个部分接力完成，总体任务非常复杂。火星车纵然已经功能强大，但和地球上的专业实验室相比还不可同日而语，如果能够带回地球研究，得到的结论必将让人大吃一惊。
欧空局和NASA合作计划??NASA
可以想像，它所实现的功能将大大超越前辈好奇号。当然，它的重量也不低，预计将达到1吨左右、甚至超越它的前辈好奇号，成为人类历史上最重的一辆火星车。
这意味著它将继续沿用好奇号的「空中吊车」技术：在降落过程中，著陆器在经过大气摩擦减速和降落伞减速后将会分成两个部分，上部分携带有巨大能量的8个反推火箭，形成一个悬浮在空中的「吊车」，下部的火星车通过电缆和3条柔性钢索与之相连。随著空中吊车缓慢减速降落，一旦火星车安全碰触地面后，所有的关联绳索在几毫秒内迅速被切断，空中吊车迅速飞走并远离火星车后坠毁。
人类探测火星60年来，好奇号是唯一实现空中吊车技术的任务??NASA
要知道，这几乎相当于把一辆家用小轿车从迪拜塔上扔下来后，中途启动空中吊车（好奇号的吊车启动时运动速度高达90米/秒、距离地表数百米），在短短几十秒内将相对速度减到几乎为0。而由于火星车上精密仪器的存在，对冲击力的容忍程度非常低，相当于家用轿车的报警系统也不能被触发，难度可想而知。
毅力号空中吊车技术降落过程 ?NASA
而毅力号的空中吊车还将做进一步改进，它可以规避风险选择最优路径将火星车放到最理想的地点。
如果说好奇号的空中吊车可以将它从迪拜塔安全「扔到」地面上，那么毅力号的空中吊车则可以将它精准「扔到」停车位里。
放射性同位素电机??NASA
能量来源方面，毅力号也将继续沿用钚-238组成的放射性同位素电机，这种原子弹副产品制造的「核电池」有著高达88年的半衰期，可以为火星车24小时提供稳定的能量来源。这种电池已经陪著两位旅行者探测器在太空中飞行了40年依然与地面保持有效联系，也驱使著好奇号在火星表面行走了约20千米。每一天，这个距离都在增加。
左图：毅力号的初步著陆地，杰泽罗撞击坑；右图：火星侦察轨道器拍到的杰泽罗撞击坑附近细节（图源：NASA）
在科研方面，毅力号已经初步选定巨大伊西底斯平原（Isidis Planitia）西北部的杰泽罗撞击坑（Jezero Crater）作为首选探测地点。此前，欧洲的小猎犬2号曾经尝试在平原中部登陆，不幸失败。杰泽罗撞击坑位于一个古代河流和湖泊的交界处，这里是一个巨大的扇形三角洲区域，预计会提供很多让人意想不到的研究结论。
目前，阿联酋希望号环绕器，中国天问一号环绕器/著陆器/巡视器，美国毅力号巡视器/机智号直升机都发射成功，共同前往火星，我们希望他们在火星相遇的那天。
他们都是人类的使者，都在共同为使人类成为跨越行星际生存的物种而努力，我们祝福他们！
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