撩开火星的面纱_航天技术
近两三个世纪以来，人们一直用望远镜对火星进行观测，获得许多有价值的资料。即使在半个世纪以前，倘若萌生拍摄火星表面照片的想法，不是被说成是远离现实，便是被认为非常荒谬。然而，曾几何时，我们的面前已摆放着成千上万张清晰的火星照片了。1976 年美国的“海盗? 1”和“海盗? 2”火星探测器，先后到达火星，成为火星的卫星，并在火星表面着陆，因而把它叫做着陆舱；另一半留在绕火星运行的轨道上，向地球转发着陆舱所拍的照片，所以将它称之为轨道飞行器。
海盗号火星探测器长 5.08 米，重 3530 千克，其中轨道飞行器重 2330 千克。轨道飞行器上除装有 1430 千克燃料外，还有计算机和数据处理系统，用来处理经双通道通信系统发送到地面去的信号和指令；还带有一套接收装置，专门接收着陆舱从火星表面发来的信号。轨道飞行器主要携带有两台摄像机，从空间拍摄火星着陆区周围的空间环境及其表面探测的结果。微米波段的红外光谱仪，用于测量并分析火星的大气成分。着陆舱携带的主要仪器设备有，一个生物化学实验箱，供化学分析、生物生长试验、细胞新陈代谢试验以及光合作用试验等方面应用；一个小型气象站，它由测量压力、温度、风速、风向等仪器仪表组成；另外，还携带了磁强计、地震仪、两台电视摄像机和一个用来挖掘火星表面土壤样品的机械手。着陆舱上配有两个 35 瓦的核电源和 4 个蓄电池，以便满足它在火星表面长期工作的需要。
海盗号着陆舱，靠三条腿支承，平稳定立在火星表面上。形形色色的考察设备在计算机的控制下按照预先编制的程序开始工作：仪器进行测量和记录；机械手向外伸出，挖掘火星表面的土壤送进生物化学实验箱进行试验与分析，寻找有机物与微生物；摄像机开机，拍摄火星的地面和天空照片，海盗号火星探测器先后向地面送回 5 万多幅火星照片，至于数据信息就更难以计数。如此量大而逼真的近距离探测资料，向人们展示了距我们亿万千米以外的火星面貌，真可谓初见端倪。
和地球很相似，火星上也存在大气。根据海盗? 1 号的直接测定，火星表面的大气压为 7.5 毫巴，相当于距地球上空 30～40 千米处的大气压。火星大气成分主要是二氧化碳，占 95％，氮气占 2～3％，氩气占 1～2％，氧的含量很少，只占 0.1～0.4％，其它还有少量的水蒸气以及极少量的一氧化碳和氧化氮。海盗号火星探测器的一项重大成果，是在火星大气中发现了氮气。氮气对研究火星生命至关重要，因为没有氮便不能组成蛋白质，更谈不上生命的形成。火星上的氮与其同位素的比例比地球上的大得多，由此可推测火星早期大气密度比现在大 10～50 倍。在这样的条件下，火星上曾有过江河奔流是十分可能的。另外，探测结果发现火星的大气层中也存在有臭氧层，它可以吸收阳光中的紫外线，给火星表面造成有利生物生长发育的条件。
和地球上相似，火星大气中也漂浮着云。但和地球上不同的是，火星大气中的云主要成分为二氧化碳和水。从彩色照片上可以看到，火星上不仅有白色的云团，而且有黄色和天蓝色的云团。经过分析认为，白色的云是水蒸气凝结而成的“水冰云”，与地球上的凝聚云一样；天蓝 色的云是二氧化碳凝结成的“干冰云”，当温度降至—125℃以下时，大气中的二氧化碳就象水蒸气一样凝聚成云；黄色的云是“尘埃云”，它由尘埃凝集微粒悬浮于大气中形成的。火星各地的云型不同，水冰云多出现在低纬度地区，而干冰云则多出现在高纬度地区。
尘暴是火星大气中独有的现象，其形状就象一种黄色的云，它是由火星低层大气中卷着尘粒的风构成的，大部分的尘粒直径大约为 10 微米。局部尘暴常常在火星上出现，而大的尘暴多半发生在南半球的夏末。尘暴的发源地处在太阳直射的低纬度上，最初几天中心尘云慢慢地扩展，尔后迅速蔓延开来，约经过几个星期便完全覆盖整个南半球，如果碰到特别大的尘暴，还可能扩展至北半球，进而掩盖整个行星。随着火星上的温差减小，风逐渐平息，尘粒慢慢地从大气里沉降下来。沉降过程少则几个星期，多则持续几个月之久。几乎每个火星年都会发生一次大规模的尘暴。因此，航天器飞向火星时，要特别注意避开这一时期，否则难以开展航天活动。比如，1971 年 11 月，美国水手 9 号探测器首先进入绕火星的运行轨道时，正巧碰到火星的全球性尘暴，只隐隐约约剩下几个最高的火山还露在外面。水手 9 号从近火点 128 千米、远火点 17200 千米的轨道上，看见火星一片昏黄，只露出几个黑点，其余什么也看不见，于是不得不退居到一条高轨道上去等待时机。
科学家们将大量的火星照片经加工处理后，制成火星图，便可从中了解火星的风光地貌。火星的天空是美丽的粉红色，地面呈现茶红色。在远景照片上，可以看到火星表面布满了大大小小的环形山，与月球表面相比，火星上环形山的数量要少得多，环形山边缘的坡度较为平缓，不象月面环形山能投射出尖尖的影子，这表明了环形山曾经受到过严重的侵蚀。火星上的火山口不计其数，小的直径几千米，大的几百千米。最大的火山是奥林匹斯山，直径为 600 千米，高出周围地面达 26 千米之多。最大的盆地是海腊斯盆地，宽达 1600 千米，深度至少有 4 千米。火星的南北两半球地貌各异，差别悬殊。南半球较为古老，表面崎岖，布满了环形山。北半球为火山区，遍地是大大小小的火山口和火山熔岩淤积而成的平原。火山表面上一些岩石的棱角几乎没有磨损，说明这里的地质比较年轻。
在海盗? 1 号的着陆地点是否存在多种岩石类型，这一直是个有争议的问题。一些地质学家认为，只有一两种岩石类型，岩石大小形状的多样化，只不过是由于侵蚀造成的。另一些地质学家却认为，有十种或十种以上的完全不相同的岩石类型，岩石的化学成分也各不相同，并且是在不同条件下形成的结晶性火成岩。从火星图片上可看到一些暗色砾石，具有金字塔般的形状，这种多面形石块，通常出现在地球的戈壁沙滩上。它们被命名为“风棱石”，顾名思义，就是由风形成的工艺品，风夹着沙石磨成一个面，然后再由于石块或风改变方向，磨出另一面。
海盗号着陆舱利用机械手挖掘火星表面的土壤和岩石样品，并对这些样品进行了化学分析和试验，得出了火星表面物质大部分是氧化物的结论，它们所占的比例是，氧化硅 44.7％、氧化铁 18.2％、氧化镁 8.3 ％、三氧化二铝 5.7％、氧化钙 5.6％、三氧化硫 7.7％、氧化钛 0.8％、氧化钾 0.1％，还有铷、锶、钇、锆等稀有元素，含量仅占万分之几。此外，火星上亦蕴藏着极其丰富的氦? 3 核聚变反应堆燃料。 火星表面上还有一个极其引人注目的地方，那就是位于赤道地区的大峡谷。这一最大峡谷通常是指位于赤道以南的水手谷，实际上它是由一系列峡谷组成的，长达 5000 千米以上，比周围地面约低 6 千米。科学家们认为，一些较小的峡谷可能是地下冰融解和蒸发期间形成的，也可能是由风或水侵蚀造成的。不过，火星探测器的最新成果进一步证明，火星上确实不存在什么有规则的河渠水道，表面也没有液态水，然而却有许多干涸河床，其中最长的约有 1500 千米，宽达 60 千米。据推测，火星早期阶段表面上有许多冰层，由于火山活动和地热熔化地下冰，出现大量的水冲刷火星表面而形成的。人们可以想象，几亿年前的火星也与我们地球一样，到处是奔腾江河，潺潺流水。后来这些水跑到哪里去了？有没有可能把它们重新找回来？都是有待于进一步研究的课题。
海盗号着陆器和机械手在掘取火星土壤样品进行化学分析的同时，还进行了三种检验生物的生命科学实验：第一种是光合成试验，检验是否有二氧化碳、水和阳光下制造复杂的有机物的活性存在；第二种是代谢机能试验，检验是否有进行新陈代谢的细胞存在；第三种是气体交换试验，检测是否有进行呼吸活动的微生物存在。但试验结果都十分令人失望，没有发现任何生命的痕迹。海盗号着陆舱机械手采样范围只有 9 平方米，仅占火星面积的十亿分之一，因此，单凭海盗号探测器这样的取样分析，在火星上未能找到生命，就导出火星没有生命的结论为时尚早。究竟火星上有没有有机分子，有没有低级形式的生命，还需进一步的探测与研究。