火星的自轉(zhuǎn)速度與地球幾乎相等，自轉(zhuǎn)一周為24.6小時，公轉(zhuǎn)周期為687天;火星上有稀薄的大氣，有四季交替的氣候變化;火星地貌同地球地貌差不多，有高原、平原和環(huán)形山;特別是火星大氣層中也存在臭氧層，可以吸收太陽光中的紫外線，為火星表面創(chuàng)造有利生物生長發(fā)育的條件。因此，人類希望有朝一日在火星建立居住基地，最終向火星移民，把它變成人類的第二家園。

大量跡象還表明，火星以前很可能與目前的地球一樣，只是經(jīng)過幾十億年的演化才變成大氣層稀薄、溫度較低、水源枯竭等樣子。不少天文學(xué)家推斷，火星是地球的未來。因此，探測或載人登陸火星進行研究，可以為防止地球變成人類難以生存的第二個火星提出預(yù)案。

截至2016年6月，全球共進行了114次月球探測，43次火星探測。不過，從20世紀90年代至今，人類共進行了18次火星探測，而月球探測只進行了14次。目前有5個火星軌道器和2輛火星漫游車在工作，但只有1個月球軌道器和1個月球著陸器在工作。世界航天大國都制定了以火星系統(tǒng)為目標的探測計劃，由此可見，當(dāng)今的火星探測比月球探測還熱。

在火星探測方面，美國獨占鰲頭。從20世紀90年代起，美國開始實施“火星生命計劃”，以確定火星上是否存在生命;2001年美國發(fā)射了“火星奧德賽”，該探測器首次發(fā)現(xiàn)火星上有大量水冰;2003年，美國先后發(fā)射了第二代火星車——“勇氣號”和“機遇號”，它們再次證實火星上有水;2013年美國發(fā)射的“火星大氣與揮發(fā)物演變”是世界首個研究火星上層大氣的探測器。

俄羅斯與歐洲航天局合作研制的“火星生物學(xué)—2016”在今年3月14日發(fā)射成功，用于探測火星大氣中的甲烷含量和驗證火星著陸技術(shù);2020年，俄羅斯還將與歐洲航天局合作執(zhí)行“火星生物學(xué)—2020”任務(wù)。

2013年11月5日，印度發(fā)射了第一個火星探測器——“曼加里安”，成為亞洲第一個成功探測火星的國家。由于印度運載火箭推力較小，所以“曼加里安”不能靠火箭推力直接進入地火轉(zhuǎn)移軌道，而是先繞地球20多天，靠探測器自身的發(fā)動機多次點火加速才能逐漸達到第二宇宙速度。“曼加里安”用于研究火星表面、大氣和礦物特征，探尋火星上是否有甲烷和生命跡象。

這次任務(wù)最難的地方，就是探測器進入火星大氣后氣動外形和降落傘減速只有一次機會

據(jù)中國航天科技集團公司五院總體部的火星探測器總設(shè)計師孫澤洲介紹，火星探測任務(wù)面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn)。

首先是火星大氣問題。火星大氣氣壓很低，只有地球表面大氣壓力的1%，具有很高的不確定性。有關(guān)它的變化和風(fēng)暴時特性等因素，科學(xué)家們還沒有透徹的認識。火星在夏季常形成類似地球沙塵天氣的塵暴，這會導(dǎo)致火星車接收的太陽光能量急劇下降，必須為火星車設(shè)計“休眠”模式，讓其耐心地等待塵暴過去。

其次是光照問題?；鹦蔷嚯x地球最遠4億公里，距離太陽更遠。同樣面積下，火星接收太陽光的能量只有月球表面的40%。同時，火星大氣對太陽光照還有削減作用，這為火星探測的能源供給帶來難題。這就要求探測器的太陽翼面積更大，而且需不斷調(diào)整，努力對準太陽方向。還有，火星表面重力只有地球的38%，但是比月球表面的重力大多了，因此探測器需要更大的功率。

“這次火星探測任務(wù)最核心、最難的地方，就是探測器進入火星大氣后氣動外形和降落傘減速的過程，只有一次機會，必須確保成功。”孫澤洲說，由于地球與火星距離遙遠，整個過程無法由地面實時控制，所以必須依靠探測器自主完成。由于沒有那么多的推進劑來抵消那么高的速度，所以登陸火星時，減速要依靠火星大氣的作用，然而火星大氣難以在地面模擬。這些問題都給設(shè)計師們帶來極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

龐之浩說，總體來講，探測火星的方式與探測月球的方式相似，也是“繞、落、巡、回”， 最終實現(xiàn)載人登陸火星的目標。由于火星距離地球比月球距離地球要遠得多，所以探測火星需要攻克一系列更復(fù)雜的技術(shù)難關(guān)。目前還沒有一個國家或組織通過一次發(fā)射就成功完成“繞、落”兩項火星探測任務(wù)的先例，而我國將在2020年通過一次發(fā)射完成“繞、落、巡”三項火星探測任務(wù)，這將是史無前例的巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。