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我们国家第一个火星探测器——天问一号正在赶赴火星的征途中，明年就会与火星有“第一次的亲密接触”。

有人会问，我们为什么要花这么大的力气去研制火星探测器，为什么要去探测火星？我想主要是“至所未至，知所未知”的好奇心使然。

当人们有条件、有能力，也有保障的时候，总是希望去未知的地方看一看。

在科幻电影《火星救援》中，主角成功地在火星上种出了土豆。

那么在现实中，我们能把土豆种出来吗？什么地方最适合种土豆？什么地方最适合种植物？什么地方最适合改造成人类最容易生存的环境呢？

《火星救援》中马克依靠聪明才智来制造水、种土豆，

以此维生，最终成功等到救援

要解答这些疑问，我们就要研制探测器，配置有效载荷，去探索火星以寻求答案。

何志平

中国科学院上海技术物理研究所研究员

火星探测器是如何“看见”火星的？

分析火星地表成分要靠“针灸”来实现？

火星的极端天气对探测有何影响？

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01?火星上有冰、有矿产甚至可能存在过微生物

有效载荷相当于火星探测器的眼睛、耳朵，可以从不同方面探测火星的信息，包括地形地貌、物质成分、环境、地质活动，以及气候条件等。

“天问一号”上配置了13台套有效载荷，其中环绕器上7台套，火星车6台套。我们将利用环绕器在火星上空进行大范围的宏观探测，利用火星车到我们最感兴趣的地方开展精细探测。

这张照片是环绕器上，利用光谱图像观察火星的水冰分布，另一张是在火星表面探测元素成分的光谱示意图。

为什么光谱可以做到探测物质成分呢？这里不得不提到伟大的科学家牛顿。

提到牛顿，大家常会想到万有引力，想到牛顿三大定律。其实光谱也是牛顿实验发现的，利用棱镜把太阳光色散，发现它其实是由很多颜色的光构成的。

人的眼睛也可认为是一个光谱成像仪器，可以感知不同色彩的图像。而光谱学研究发现，在人眼看不到的地方，也有很多光谱信息。我们就是利用光谱信息与物质成分之间的关联性来探测的。

在火星天上，环绕器主要利用分子吸收光谱，分析火星表面反射太阳的光谱特征数据，相当于给火星拍了一张特殊的照片。

平常生活中，数码照片常会标注参数是100万像素或1000万像素，而给火星拍的光谱照片特殊之处在于，每一个像素都有一条光谱曲线。

由此我们可以知道每个像素对应目标位置里面的成分信息，再结合照片中目标的几何形状与位置关系，就可以在宏观范围对火星进行成分探测了。

很多国家已对火星进行了探测，并得到了一系列有意义的探测成果，比如：

火星上富含氧化铁，所以火星看起来才这么红；

发现火星表面有辉石、橄榄石等矿产资源信息以及分布情况；

在火星的极地有冰，其中大部分是干冰，小部分是水冰。

而在火星表面，除了利用吸收光谱以外，还常常采用激光诱导光谱技术。它主要是通过探测对应元素成分的特征光谱来分析。就像人的指纹一样，每一种元素都有对应的光谱特征信息。

在火星表面，利用火星车探测的国家主要是美国，得到了很多有价值的成果，如：

火星曾经可能有温暖湿润的环境；

火星曾经可能存在过微生物；

这些发现，也进一步激发了人类对火星的兴趣。今年的火星探测很热，原计划有四次火星探测任务，包括中国、美国、阿联酋和欧空局。后来欧空局因故推迟，所以现在有三个探测器正在奔向火星。

02“光谱眼”是如何探测火星的？

“天问一号”在环绕器上配置火星矿物光谱分析仪，在火星车上配置火星表面成分探测仪，对火星的物质成分进行探测。

环绕器上这台仪器的谱段主要在红外，我们把它叫红外光谱眼。火星车上的仪器，主要利用激光诱导技术，所以也叫激光光谱眼。