北京时间今天凌晨5时58分，阿拉伯联合酋长国希望号火星探测器在日本种子岛发射升空，成为今年火星探测窗口开启后，全球发射的第一个探测器。预计本周，我国首次火星探测任务天问一号将在海南文昌启程。探测火星有什么意义？什么是火星窗口？人类未来有可能移民火星吗？解放日报·上观新闻记者采访了天文专家。

火星环境对人类相对友好

火星是离太阳第四近的行星，属于类地行星。中国古人觉得它荧荧如火，位置、亮度经常变动，让人无法捉摸，故称之为荧惑。科普作家、中科院国家天文台客座研究员卞毓麟介绍，通过天文望远镜，可以看到火星呈橘红色，因为其地表广泛分布着氧化铁。在太阳系八大行星中，火星比水星略大，是第二小的行星。它的直径约为地球的一半，自转轴倾角、自转周期与地球相当，其一昼夜比地球上的一昼夜稍长，多出约37分钟，而绕太阳公转一周的时间是地球的2倍。

人类已能登陆月球，但月球表面没有大气，是超高真空状态，所以不适合居住。卞毓麟说，把眼光放得再远一些，考察地球的两个近邻行星金星和火星。前者的环境对人类而言过于严酷，表面温度超过450℃，浓稠的大气中充满硫酸液滴。火星的环境则友好得多，有大气层，已发现水冰以及湖盆、河道的遗迹。

通过哈勃望远镜拍摄的火星（新华社/路透）

在整个太阳系中，火星是最适合人类居住的行星，但它的友好是相对的。上海市天文学会副秘书长施韡说，火星虽然有大气层，但主要成分是二氧化碳，占比高达95%，其余成分包括3%的氮气、1.6%的氩气、很少的氧气、水汽等。而且大气层非常稀薄，与地球上30多公里高空的大气压相仿。火星表面的温度也不太适宜人类居住，平均温度比地球低30℃以上。与地球一样，火星一年也有四季之分。夏季白天，赤道地区气温可超过20℃，但到了夜晚，就会骤降至-50℃以下。

由此可见，人类未来移民火星的难度非常大，需要浩大的工程改造这个星球的环境，并建立适合生存的大型基地。与其把火星打造成第二个地球，我们不如保护好地球环境，把一些人迹罕至的地方改造成宜居地，以此拓展人类的生存空间。

中国将一次性完成绕落巡

虽然移民火星难度很大，但这不会阻碍人类探测火星的脚步。作为太阳系中最像地球的行星，它经历过哪些沧海桑田？有没有孕育过生命？一系列问题叩问着人类的好奇心。

据施韡介绍，今天发射的希望号搭载了3种类型的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。希望号将执行的任务包括：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。

希望号火星探测器发射升空。新华社发

与之相比，天问一号的探测任务更复杂。中科院国家天文台研究员、科普作家郑永春说，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，中国将一次性完成，所以技术很复杂，任务难度很大。

根据计划，天问一号将于2021年初抵达火星，择机释放着巡组合体，进入火星大气层并实现登陆。这个组合体携带的火星车搭载了多台仪器，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。

长征五号遥四运载火箭转运至发射区，实施火星探测任务。新华社发

除了中国、阿联酋的火星探测，美国、欧盟、俄罗斯也瞄准了这次火星窗口期。美国的探测计划接二连三地出现小问题，已把发射时间推迟到7月30日。欧盟与俄罗斯的合作项目由于技术故障和疫情影响，已宣布推迟到下一个火星窗口。

每隔26个月才会出现一次火星窗口期，每次时长一个月左右。今年的窗口是7月中旬到8月中旬。郑永春解释说，火星与地球最远时的距离超过4亿公里，最近时相距约5500万公里，两者会合周期约为26.3个月，这是航天器飞往火星的窗口间隔时间。此外，因为火箭推力有限，航天器从地球飞往火星，要沿着抛物线的霍曼转移轨道才最省燃料。这条轨道由德国物理学家瓦尔特·霍曼提出，是一种变换航天器轨道的方案，途中只需两次引擎推进，能节省很多燃料。按照这个方案发射火星探测器，需要起飞时，火星处于地球前方约44°的相对位置。今年7月中旬至8月中旬符合这个条件，所以是一次宝贵的火星窗口期。