火星发射季最后一幕，顶级火星车毅力号203天后挑战登陆

　　2020火星发射季中美阿三国演义，压轴大戏终于重磅登场。
　　7月30日今天，美国老派发射商ULA动用阿特拉斯5型火箭，顺利发射迄今最大最重最先进的火星车毅力号，全世界首架行星探测直升机机智号，为人类探索红色星球派出全方位、最顶级的无人探测装备。
　　发射速览
　　发射时间：美东时间7月30日7：50，北京时间7月30日19：50
　　（最初瞄准7月17日，但历经发射商延误、地面支持设备污染等多次延期发射后，终于一飞冲天，终成正果）
　　发射地点：美国佛州卡纳维拉尔角41号发射位（SLC41）
　　运载火箭：ULA美国联合发射联盟的宇宙神阿特拉斯V型火箭（541）
　　发射任务：部署4。1吨重的火星2020飞船（毅力号火星车机智号直升机）
　　任务过程：太空飞行近5亿公里、时长203天（2020年7月30日～2021年2月18日），预计明年2月18日登陆杰泽罗陨石坑。
　　届时，毅力号火星车有望成为NASA成功部署的第5辆火星车，无人探测直升机机智号，有望成为全世界首架行星探测直升机，由此开创火星探测车探测直升机全方位、立体化的全新行星探测模式。
　　任务耗资：总计27亿美元（24。6亿探测任务费2。43亿发射费）
　　发射过程：1小时顺溜部署
　　这次任务火箭被发射商ULA誉为主宰者宇宙神5型或者称阿特拉斯V型火箭，各个组件早在今年4、5月份，就陆续抵达佛州卡角专属的火箭垂直组装大楼。6月份全部组装完毕后，进行过一次发射前的关键性测试湿彩排（WDR），也就是火箭加注液体燃料，静态点火却不发射升空，实测发射前的所有环节。
　　原计划瞄准7月17日首发，但由于发射商起重机故障而延期。后来又遭遇地面支持设备可能污染火星探测器的担忧，导致发射日期再度推迟。
　　直到今年三大探火任务前两发相继释出希望号、天问一号，NASA和发射商ULA倍感压力山大，死保7月30日发射时间不再推迟。
　　另外一个更大压力来自老天爷。根据天气预报显示，从8月初开始出现新一轮热带风暴很可能横扫佛州半岛，波及发射场。一旦错过最后发射日8月15日，几乎就得再等26个月，只能跟欧俄ExoMars2022探索火星生命任务作伴了。
　　好在7月30日发射日天公作美，天气容许度高达80。美东时间7月30日7：50（北京时间7月30日19：50），箭高60米、总重531吨的阿特拉斯V型火箭，凭借230万磅（10230千牛）推力喷薄而起，呼啸冲天。从佛州海岸开始向东南方向飞越大西洋上空。
　　升空仅仅35秒后，火箭就已超过音速。大约升空1分半多钟后，四枚固体燃料助推器完成使命，与一级主火箭分离。当升空3分27秒，长达26米的整流罩展开分离。
　　升空4分22秒，一级主火箭发动机关闭，随后与二级火箭分离。此时飞行时速达到21680公里小时，飞行高度156公里，距离发射场497公里。
　　二级火箭经过两次点火推进后，在发射升空接近1小时（57分钟42秒），二级火箭与飞船分离，重约4。1吨的火星飞船以时速41000公里进入地火转移轨道，开始为期203天的奔火之旅。
　　相比而言，一周之前发射的天问一号，从升空到部署用时36分钟，预计飞行7个月，明年2月11日～24日进入火星轨道。
　　火星2020飞船预计2021年2月18日挑战登陆火星，就像前辈好奇号那样勇闯恐怖七分钟，毅力号有望成为NASA成功部署的第5辆火星车。
　　发射利器：主宰者
　　对于ULA来说，发射大名鼎鼎的毅力号火星任务早已是囊中取物，早在2016年就已确定。
　　这次动用的阿特拉斯V541火箭，背后仰仗的其实是阿特拉斯系列火箭闪闪发亮的发射履历曾经发射诸多大名鼎鼎的深空探测器：太阳神号、海盗号探测器、旅行者号、新视野号、朱诺号
　　在发射火星探测器上更是无出其右：发射过水手4号、水手9号，鼎鼎大名的好奇号、洞察号，火星大气与挥发物演化探测器MAVEN、火星勘测轨道飞行器MRO
　　这款阿特拉斯V型541火箭（AtlasV541），被发射商CEO托里布鲁诺大加赞许为主宰者，霸气外露。
　　阿特拉斯V型541代表：5米直径整流罩；4个固体燃料助推器；1台半人马座发动机。
　　第一级主火箭：通用核心推进器CCB（配备单台俄罗斯制RD180发动机），直径3。8米，高度32。5米，推进剂使用高纯度煤油液氧。推进时间253秒，可产生约86万磅推力（相当于390吨推力）。
　　固体燃料助推器：高度17米，直径1。6米，采用AJ60A发动机，使用端羟基聚丁二烯推进剂HTPB，推进时间94秒，可产生38万磅推力（相当于170吨推力）。
　　第二级火箭：上面级（配备单台半人马座发动机RL10C1），直径3米，高度12。6米，推进剂使用液氢液氧。推进时间842秒，可产生2。2万磅推力（相当于10吨推力）。
　　整流罩：直径超过5米（5。4米），内部使用可达4。57米，长度多达26。5米，由瑞士RUAG太空公司采用碳纤维复合材料制成。
　　这次发射毅力号属于541配置火箭第7次发射（7次全部成功发射），这也是阿特拉斯V型系列总计第85次发射，还是ULA美国联合发射联盟第140次发射。
　　阿特拉斯V型541火箭近地轨道最大运力：17。443吨，地球同步转移轨道最大运力8。29吨。
　　这款火箭基础发射价1。45亿美元，超过崭新重型猎鹰火箭1。2亿美元的消耗性发射价。
　　这次发射属于NASA最高级别太空任务，因此发射价调高不少。早在2016年签署合同价：2。43亿美元。
　　再加上，火星2020探测任务本身不断增加预算金额，如今已达24。6亿美元（其中22亿美元属于探测器研制费用，2。6亿美元用于科研运营费用），整个任务算起来高达27亿美元，这已经超过好奇号火星任务25亿美元。更是比最初任务预算高出近3。6亿美元，这主要是由研制收集、密封、储存火星岩石标本设备带来的费用攀升。
　　2020火星探测使命
　　2020火星探测任务包括两款顶配：毅力号火星车机智号探测直升机。前者有望成为NASA成功部署的第5辆火星车，后者有望实现全世界首架行星探测直升机在火星实地探测，从而开创火星探测车探测直升机全方位、立体化的全新行星探测模式。
　　作为美国新一代火星车，毅力号究竟有多厉害？
　　着陆时间：美东时间2021年2月18日
　　着陆地点：杰泽罗陨石坑，35亿～39亿年前火星远古时期的河流三角洲，拥有丰富的沉积物，最有可能找到火星生命曾经存在的最直接证据。
　　着陆方式：与2012年8月好奇号登陆方式基本相同，依次利用减速伞、反推火箭、空中吊车进行火星软着陆。
　　更先进之处在于采用智能辨别系统选择着陆点之后展开减速伞，而不再使用以往计时器、被动部署减速伞。
　　出身背景：毅力号火星车及携带的机智号直升机，都由NASA旗下的加州喷气推进实验室JPL研制。
　　主要特点：
　　人类首次部署行星探测直升机，构建火星探测车探测直升机全方位、立体化探测模式。
　　首次利用火星制氧实验设备，试图在火星上制造氧气。
　　首次进行火星声音采集，配备两支麦克风。
　　动用最尖端的探测采样技术，试图找到火星生命的最直接证据。
　　探测使命：
　　用最尖端的探测技术寻找火星生命的最直接证据。
　　作为现役火星车好奇号的升级版，毅力号将进一步寻找火星生命迹象，探测火星地质、环境条件，存储火星样本，为未来样本返回任务做准备。
　　顶级装备：
　　毅力号火星车比好奇号重17（126公斤），重达1吨多，大小相当于一辆宝马MiniCooper。
　　携带8组科学仪器，包括就地资源利用、利用火星大气中的二氧化碳制造火星氧气实验设备（MOXIE）；一套包含9个顶级钻头、17台独立马达的顶级采样装备，用于火星样本采集；研究岩石成分的超级成像仪等。毅力号携带仪器比好奇号重了50。
　　可保存43种火星样本，每管样本相当于一根雪茄大小，为后续任务采样返回做准备。
　　装备多达23台照相机摄像机，这是人类深空探测中配备最多观测设备的一次任务，360度全视野、高清晰度全程记录火星状况。
　　自带麦克风，驾驶和收集样本时录制同期声。
　　装备小型核动力电池（MMRTG），至少14年稳定持续供电110瓦，功率可以让一台家用冰箱正常使用。
　　NASA从1961年以来已在30多项太空任务中使用这一技术，而由美国能源部提供的毅力号核动力电池，无疑属于最新款。同时配备两组锂电池，电池容量可达43安培小时。
　　毅力号火星车任务期至少1个火星年（687个地球日）。
　　与毅力号火星车一同发射的直升机Ingenuity机智号独创号，将成为人类首架行星探测直升机，而且是在只有地球大气密度1的火星空气中飞行。
　　这款无人机只有1。8公斤重，高约半米，螺旋桨叶片直径1。2米，每分钟旋转2400～2900转，比地球大气层飞行的直升机快10倍左右，动力采用太阳能。NASA希望能在30个火星日（31个地球日）内至少进行5次探测飞行，每次不超过3分钟。
　　智能化独立探测的同时，也为毅力号火星车规划最佳探测路线，为下一代探测直升机积累更多经验。
　　NASA正在研制更先进的下一代核动力探测直升机Dragonfly蜻蜓号，计划将于2026年发往土卫六泰坦星。
　　后续任务：
　　NASA与ESA欧空局联手，最早将在2026年发射最为复杂的火星后续任务（此前计划2028年发射），部署一颗返回式轨道飞行器、一架着陆器、一辆火星车，提取毅力号采集火星岩石样品，然后由火星上升运载火箭将样品送至返回式轨道飞行器，预计2031～2032年返回地球，为发现火星生命迹象获得强有力的直接证据。
　　耐人寻味的是，计划中的天问二号也将在2028年前后飞赴火星，不仅再次派去火星车，而且同样瞄准采样返回，这与NASA欧空局火星采样返回任务差不多同期。
　　这就是说，谁能把握先机，谁就会率先实现火星探测时代的历史性突破，领先一步完成火星采样返回地球，这将是人类探火进程发展史破天荒的重大事件，足以载入科学史册。
　　火星时代越来越近
　　火星是除了月球之外，人类热情最大、探测和尝试登陆任务次数最多的外星球，也是最有希望、最有条件让人类首先登陆的行星，更是人类成为跨行星物种，建立跨行星文明的首选星球。
　　迄今为止人类共执行过47次火星探测任务，包含58个探测器任务，其中19次任务成功，3次正在进行中，25次失败，成功率只有43，远低于探月任务成功率53。
　　如果中美阿三国探火任务全部成功部署的话，火星世界一下子将会热闹不少新增两辆火星车：毅力号火星车、中国火星车；新增两颗火星轨道探测器：中国火星全球遥感轨道飞行器、阿联酋希望号火星探测器。再加上一架史无前例的机智号直升机。
　　到时候，2021年火星表面正常运行的会有3辆火星车：好奇号、毅力号、中国火星车。火星轨道上会有8颗探测器持续工作：NASA奥德赛、ESA火星快车、NASA火星勘察轨道器、NASA火星大气与挥发物演化任务探测器、欧俄ExoMars探索火星生命微量气体轨道器、印度曼加里安火星轨道器、中国火星全球遥感轨道器、阿联酋希望号火星探测器。
　　如今，这颗红色星球从未如此地接近我们地球人。探索火星，从科幻作品到发射探测器，再到载人登陆计划，从天马行空到火星科学，再到火星时代前奏。
　　可以预见，火星作为人类最想登陆的行星，各大国争相逐鹿的新目标，必将是太空探索的下一个制高点。探索火星的过程将会提升人类文明，认清宇宙与生命的意义，还会促成一系列副产品与文明成果，让眼前的人类社会受益，其深远意义必将超过阿波罗登月。
　　期待火星时代尽早到来，人类第二个家园星球越来越亲切，越来越宜居。