天问·探路火星｜俄罗斯火星探测：多次失败，开始重国际合作

【编者按】

7月23日，中国“天问一号”火星探测器顺利入轨，开始奔赴火星。

今年是火星探测的大年，阿联酋、中国、美国三国将先后向火星发射探测器。作为离地球较近且环境最相似的星球，火星一直是人类深空探测的热点，尤其是冷战结束后，火星探测不再是美苏的专利，越来越多的国家加入这一行列。接下来，澎湃新闻（www.thepaper.cn）推出系列文章，呈现各国或组织火星探测的现状及未来。

今年3月，欧空局和俄罗斯航天局联合宣布，原计划今年7月发射ExoMars2020推迟至2022年，原因是火星软着陆过程中所需要的两部降落伞还未完成测试和鉴定。

ExoMars2020任务是欧空局和俄罗斯航天局联合展开的火星探测计划。在ExoMars2020任务中，俄罗斯负责“哥萨克舞”号着陆器、部分科学载荷和火箭方面的研制工作，欧空局主要负责“罗莎琳德·富兰克林”火星车及部分科学载荷等。

2011年“福布斯-土壤”火星探测器的失败后，国力有限的俄罗斯深空探测工作受阻，不仅没有展开独立火星探测，连月球探测计划也一推再推。在这种情况下，寻求国际合作是明智的选择。

ExoMars2020任务着陆火星想象图，着陆器由俄罗斯研制。

继承苏联遗产同时也“继承了霉运”

2011年11月9日，搭载“福布斯-土壤”探测器的“天顶”运载火箭在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场发射升空。由于“福布斯-土壤”计划前往火卫一进行采样返回，加上搭载中国“萤火一号”、美国微生物行星际生存能力实验装置和芬兰火星气象网着陆装置等国际载荷，此次发射成为当年最受关注的航天发射。然而，几个小时后，俄罗斯航天局发布消息称探测器出现意外，因主发动机未能点火而变轨失败。

按照计划，“福布斯-土壤”将在火星的卫星——火卫一表面着陆，采样后返回地球。如果实现，这将是人类首次实地勘察另外一个行星的卫星，并实现采样返回地球，有助于人类更好地了解火星系统的形成和演化。此外，还可以为搜寻地外天体生命提供新的证据。那为什么选择火星的卫星而不选择火星呢？这是因为相对于火星在火星的卫星采样返回技术相对简单，费用也低一些，火星的卫星没有火星那样的大气层，引力也小。

“福布斯-土壤”任务的失败不仅让火星探测功亏一篑，还让国际合作项目付诸东流。这也是继“火星”-96项目后俄罗斯（不包括苏联）第二个火星探测项目，两次失败对俄罗斯来说无疑是一个巨大的打击。

“火星”-96探测器重6.7吨，包括一个长期在轨考察的轨道器、两个小型着陆器和两个穿透探测器，着陆器在火星表面降落后主要研究火星气候、表面元素构成、磁场和地震情况；穿透型探测器可以用穿透装置穿透火星地表研究火星岩层化学成分和水含量等重要信息。该项目也是一个国际合作项目，美国、法国、德国、英国等国的科研单位参与了项目，提供了一些科学仪器和设备。

“火星”-96项目耗资约10亿美元，花了近10年时间，探测器于1996年11月16日发射升空，11月18日坠入太平洋南部海域，任务失败。

“福布斯-土壤”任务的失败为惨烈的苏/俄火星探测历史又增加一个例子。从1960年发射首颗火星探测器“火星”-1A起，苏/俄共实施了19次火星探测，只有两次完全成功（“火星”-2和“火星”-3任务，属于轨道器），成功率约10%。即使加上三次部分成功的任务（“火星”-5、“火星”-6和“福布斯”-2），成功率也只有26%。高失败率也让让航天界有了“火星不属于俄罗斯”的调侃。

“福布斯-土壤”任务失败后，俄火星探测开始重视国际合作。

“哥萨克舞”能否在火星起舞？

冷战结束后，俄罗斯虽然在火星探测上也重视国际合作，但火星项目还是由自己主导，对别人主导的火星项目并不热心。“福布斯-土壤”任务失败后，俄罗斯态度发生了改变，对欧空局主导的ExoMars任务也开始热情起来，最终在2013年达成协议。

根据欧俄协议，ExoMars任务将利用“质子-M”火箭分两阶段运送火星探测设备：第一阶段也叫ExoMars2016，欧空局发射“痕量气体轨道器”（TGO）和试验性的“斯基亚帕雷利”EDM着陆器，其中搭载了2个俄罗斯的载荷。第二阶段也叫ExoMars2018。欧空局的“罗莎琳德·富兰克林”火星车（Rosalind Franklin）和俄罗斯的“哥萨克舞”号着陆器（Kazachok）在2018年计划发射（后推迟至2020，任务名称也改为ExoMars2020）。

俄罗斯负责研制“哥萨克舞”号着陆器不仅是火星车的平台，也是一个科学实验平台。 “哥萨克舞”的字面意思是小哥萨克，它是一种活泼的民间舞蹈。由欧空局研制的火星车被命名为“罗莎琳德·富兰克林”，这是以发现DNA结构的著名科学家的名字命名。一旦到达火星表面，火星车将驶离“哥萨克舞”进行科学研究，“哥萨克舞”着陆器则保持不懂，原地展开科学研究。

“哥萨克舞”号着陆器。

“哥萨克舞”号着陆器重约827.9千克，设计寿命为1年，装有11台俄罗斯仪器和2台欧洲仪器，科学仪器的质量为45千克，用于研究火星的环境，分析着陆地点附近的火星表面环境，包括长期监测着陆点的气候、大气、地形、辐射环境、内部结构、地下水分布情况、大气和地表间挥发物的交换等。火星车装备了7台欧洲仪器和2台俄罗斯仪器，将在执行任务期间行驶数千米，用于评估火星的地质景观及其微观组成。它的两米长钻头将尝试挖掘埋藏在火星地表下的生命元素。

由于ExoMars2020重量比较大，其采取了一种非常复杂的伞降设计，这也是导致发射推迟至2022年的主要原因。ExoMars采用了2套共4个降落伞，进入大气层之后先打开第一套的副伞，降一段扔掉，再开第一套的主伞，再降一段扔掉，然后再开第二套的副伞和第二套的主伞，最大的那个主伞直径35米，是目前为止最大的火星降落伞。如此复杂的降落设计也增加了ExoMars的技术风险，继承苏联航天遗产的俄罗斯能否告别“苏联火星霉运”，让我们拭目以待。