序

数千年来，人类就一直向往登上月球。从中国古代的嫦娥奔月传说，到20世纪60年代美国实现阿波罗载人登月，人类对月球的探索从未停歇。美国前总统肯尼迪阐释了载人登月的价值，他说：“（载人登月）不因其容易，反而因其相当艰难，因这目标将足以使我们顶尖的技能系统化并得到测试，因这挑战我们乐于接受，不愿推诿，势在必得”。

数千年来，人类也仰望火星。火星是一颗最具传奇色彩的行星，有着许多令人神往的故事。从古代人们用肉眼看火星，到近代人们用望远镜观火星，再到现代人们用航天技术探火星，正如科学家们所说，火星是一颗承载人类最多梦想的行星。火星虽有类似地球的物理特性，但更有许多尚未揭开的谜团。在月球之外，火星成为人类探测热情最大，也是最有希望、最有条件让人类首先登陆的行星。

本书以时间为序、以航天器型号为纲，不仅介绍了人类探究火星奥秘的历程、进展和主要成果，还介绍了各国航天器及其相关的专业技术信息及成功经验和失败教训。本书在行文上力求做到客观准确，又不失可读性，适合对航天知识尤其是火星探测知识感兴趣的广大读者参考。

人类已经在火星探测的征途上奔跑，正在逐步揭开火星的神秘面纱，但火星探测还有很多重大科学问题等待人类耐心地、一步一步地解答。如果能将火星的演化及真实面目弄清楚，人类将能更清晰地思考地球和自身的未来。

崔平远

崔平远，北京理工大学特聘教授，校学术委员会委员，“深空自主导航与控制”工业与信息化部重点实验室主任，“小天体探测与防御”实验室主任，国家“973”计划项目首席科学家，国家重点研发计划项目负责人；兼任国务院学位委员会第八届航空宇航科学与技术学科评议组成员，航天技术专家组成员，“月球与深空探测国际合作工作组”成员，“宇航智能控制技术”国家级重点实验室学术委员会委员；2020年当选国际宇航科学院通讯院士。

1.

为什么叫火星

火星在西方被称为战神，这个称呼或许是由它鲜红的颜色得来的，所以火星有时也被称为“红色行星”。大约4000年前，古埃及人曾把火星称为“哈·底契”（红色亮星），作为农耕之神来供奉。后来，希腊人把火星称为战神“阿瑞斯”。阿瑞斯是希腊奥林匹斯山的十二主神之一，是力量的象征，但他嗜杀、血腥，也是人类灾祸的化身。古罗马人继承了希腊人的神话，将“阿瑞斯”称为战神“玛尔斯”（Mars）。玛尔斯是罗马军团崇拜的战神中极其重要的一位。随着罗马帝国的扩张，玛尔斯成了战争的象征。从此以后，“玛尔斯”（Mars）便作为火星的名称沿用至今。

在古代中国，由于火星“荧荧如火”，亮度常变，令人迷惑，因此中国古代先人将其取名为“荧惑”。在中国古代，占星家往往根据“荧惑”的天文位置和可见度来为朝廷预测凶吉。当“荧惑”走过心宿后又回转（逆行），占星家把这种现象叫“荧惑守心”，认为这是最险恶的天象之一，也就是所谓的“大凶”之兆，预示着将会发生丧、乱、贼、兵等事件。比如，在南朝宋泰始二年（公元466年），就出现了“荧惑逆行”的天象，据记载，当年四方叛乱，昭太后驾崩，大将殷孝祖为叛军所杀。当然，古代占星家以天象预测事因，是否符合科学原理暂且不论，但能够说明的是，在中国古代就有了对火星的观测和认识。

对于这颗火红的行星，人类对它除了充满敬畏，也因为它的神秘而投入好奇和持续的关注。为什么火星看起来是红色的呢？根据现代的科学观测和考察，人们找到了问题的答案。原来，火星的岩石主要是深黑色的安山岩和玄武岩，这些岩石均具有高含量的铁氧化物。此外，火星岩石还含有少量钾的氧化物、二氧化硅、氧化镁、氧化钙、二氧化钛和硫酸盐等。火星岩石风化后形成了土壤，这些土壤的主要成分就是铁的氧化物、氢氧化物及含铁的黏土，硫酸钾和硫酸镁的混合物。火星深黑色的岩层被几千米厚的“铁锈”所覆盖，整个火星看起来就是红色的。