火星是離地球較近且環境最相似的星球，一直是人類走出地月系統開展深空探測的首選目標。人類已對火星實施了44次探測任務，其中成功了24次，火星是目前人類認識最深入的行星之一。
地球的“姊妹星”之火星檔案
火星是離太陽第四近的行星，大小處在地球和月球之間，平均赤道半徑為3398km，約為地球的1/2,月球的2倍﹔火星運行軌道為明顯的橢圓形，繞日公轉周期為687天，約為2個地球年。
火星的自轉軸傾角和軌道偏心率都會發生周期性變化，自轉軸傾角的變化周期為120萬年，變化范圍為14.9°-35.3°（現在為25°），偏心率的變化周期約為200萬年，變化范圍為0.004-0.141（現為0.097）。
在太陽系八大行星中，其物理性質和化學性質與地球最為相近。火星擁有高山、平原和峽谷等多種地形，南方充滿隕石撞擊的高地和峽谷，北方則多是被熔岩填平的平原，由於自轉軸傾角和自轉周期與地球相近，火星的晝夜長短及四季變化與地球也幾乎一樣。
火星：地球的過去還是未來？
火星探測取得的成果最為豐富，特別是水的發現，極大地激發了人們在火星上尋找生命的熱情，火星上是否存在孕育生命條件以及火星是地球過去還是地球未來，成為火星研究重大科學問題。研究火星對認識地球演變具有非常重要的比較意義。
同時基於現有航天能力，飛行時間8-10個月可到達，相比更遠的行星和衛星，任務周期較合適﹔火星與地球有最接近的環境，使得機器人或人類駐/住火星成為可能。因此在載人登月之后，火星成為人類登陸行星的首選目標。
相比於月球探測，火星探測任務的難度更大。由於火星相對地球距離較為遙遠，對發射、軌道、控制、通信和電源等技術都提出了很高的要求。考慮到風險、成本等因素，地球航天器到火星的最佳路線為1925年提出的“霍曼軌道”。由於該軌道每26個月才能出現一次，且最近“霍曼軌道”形成時間為2020年夏，所以近期各國火星探測計劃均集中在該時間段。
“三大步”向著火星邁進！
自1996年以來，幾乎每個發射窗口都有火星探測器發射，按技術水平和任務內容來劃分，人類火星探測大體分為三個階段。
第一階段：研究初期的飛越探測（1960-1970）
這一階段國際探空探測尚處研究初期，相關國家主要以火星飛越探測、傳送火星圖片與探測大氣參數為主，但探測任務成功率並不高，僅有一例成功完成任務。1962年，前蘇聯發射“火星1A號”探測器被認為是國際火星探測的起點，但該探測器在飛往火星的途中與地面失去聯系，最終失敗。此后，前蘇聯的“火星1號”與美國的“水手3號”等火星探測器探測任務也宣告失敗，直到1965年終於由美國的“水手4號”首次完成火星飛越，成為首例成功探測火星的人造衛星。到了六十年代中后期，美國與前蘇聯對火星的探測熱情有所減弱，轉而集中探測金星。
第二階段：初步了解火星表面（1970-1990）
上世紀七十年代初期，美蘇重新展開火星探測活動，以軌道環繞與著陸探測為主，主要任務包括傳輸圖像、探測大氣、磁場、地表溫度等。
在此階段，探測任務成功率明顯提高，包括“水手6號”在內的多顆探測器順利完成任務，尤其是1971年發射的前蘇聯“火星3號”探測器，成功登陸火星成為首顆火星著陸器。1972年，美國“水手9號”到達火星，成為了火星第一顆人造衛星。進入冷戰后期，美蘇兩國對於深空探測的投入減小，僅前蘇聯發射兩顆火星衛星探測器，且全部失敗。火星探測的主要方向由發射探測器轉為研究歷次發射所得資料數據。
第三階段：探尋火星生命跡象（1990-至今）
冷戰結束后，火星探測重新成為深空探測的熱點。以美國為首的多個國家地區分別開展火星探測活動，探測方式主要為著陸探測，主要目標是尋找火星水存在的証據和生命跡象。期間共發射過“火星快車”“勇氣號”“機遇號”和“好奇號”等多顆探測器，成功找到了火星水存在的証據。
7月23日，令人期待矚目的“天問一號”任務將一次實現“繞著巡”三步走，即對整個火星進行全球觀測、成功著陸火星，以及火星車進行巡視勘測。（武玥彤 張蕃）
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