本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
从本周六开始，美国国家航空航天局 (NASA) 的 火星科学实验室（现在也称为好奇号探测器）将迎来为期 24 天的发射窗口期。如果一切顺利（非常顺利），那么在 2012 年 8 月，一位新的访客将以高超音速冲入火星大气层，在六分半钟的机动过程中，它将经历高超音速、空气制动、降落伞、动力下降以及天空起重机，将一个 2,000 磅（地球重量）的放射性同位素（钚）热电动力六轮机器人化身缓缓降落到这个遥远世界的尘土飞扬的表岩层上。
如果这听起来有点困难，那是因为它确实如此。将物体送入太空是一回事，将它们送到另一个星球并安全降落在表面则是另一回事。这两项努力都带有巨大的风险，因为它们结合了复杂的工程、极端的物理条件以及任何给定时刻自然条件的变化。偶尔我会发现自己参与关于这些挑战的对话，最终有人会说“我们只是不是一个真正的太空种族，我们永远无法访问宇宙的很多地方。” 我总是对我们地球束缚的本质的沮丧的确定性感到震惊，但我内心的乐观主义者想知道这真的可能吗？
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不久前，国家地理 出版了他们精彩的图文插图之一，总结了人类太空探索 50 年。我在这里无法充分展示它的魅力，所以去看看吧。令人难以置信的是我们实际尝试过的（并且经常成功）太空探索的数量。其中一个目标尤其令人回味，那就是火星。我认为可以公平地说，去火星始终与政治无关，而与其他一些更近的目的地无关。火星在我们想象中显得非常重要，这颗红色星球，既非常熟悉，又非常不同。火星任务清单令人心酸。大多数都失败了，多年的努力和非凡的技术诀窍被抛向虚空的祭坛。然而，那些成功的任务确实改变了我们对这个异世界的理解，也改变了我们与太空探索的关系。
以下是清单，从 1960 年开始，成功（尽管有些是部分成功）的任务以粗体突出显示
火星 1M（失败）、火星 2M（失败）、卫星 22 号（失败）、火星 1 号（失败）、卫星 24 号（失败）、水手 3 号（失败）、水手 4 号（飞掠）、探测器 2 号（失败）、水手 6 号（飞掠）、水手 7 号（飞掠）、火星 1969A（失败）、火星 1969B（失败）、水手 8 号（失败）、宇宙 419 号（失败）、水手 9 号（轨道）、火星 2 号（轨道）、火星 3 号（着陆器）、火星 4 号（失败）、火星 5 号（轨道）、火星 6 号（失败）、火星 7 号（失败）、海盗 1 号（轨道/着陆器）、海盗 2 号（轨道/着陆器）、火卫一 1 号（失败）、火卫一 2 号（失败）、火星观测者号（失败）、火星全球勘测者号（轨道）、火星 96（失败）、火星探路者号（探测车）、希望号（失败）、火星气候轨道器（失败）、火星极地着陆器（失败）、2001 火星奥德赛号（轨道）、火星快车号（轨道）、小猎犬 2 号（失败）、勇气号（探测车）、机遇号（探测车）、火星勘测轨道飞行器（轨道）、凤凰号（着陆器）、火卫一土壤（失败，可能）。
那是 40 次任务，17 次成功（即使只是部分成功），成功率为 42.5%。
每一次发射，每一块合金和电子元件的组合，都是为了跨越行星际空间。这其中没有任何沮丧。投掷到海流中的瓶子充满了试探性的人类乐观主义和爱与关怀。所有这些都是太空航行物种迈出第一步的标志。所有这些都只占用了多年来与战争、金融危机、药品和政治诡计相比的 微小一部分 资源。在我看来，我们已经是一个太空航行物种，我们只是还没有完全意识到这一点。
这使我们回到了好奇号探测器的发射。这个装置，这个任务，甚至在离开地球之前就遇到了不少问题。在火星科学实验室的开发过程中，令人尴尬的巨大成本超支一直困扰着它，而且本来应该安装在它上面的出色仪器也被放弃了，以节省金钱和时间（例如，将不会有 来自大卫·马林和詹姆斯·卡梅隆的相机的 3D 电影）。甚至 选择着陆点 也是一个巨大的挑战，它受到简单的航天器飞行要求的限制，以及每个人都希望探测器解决的大量科学问题的限制。但尽管经历了所有的争吵和挫折，它还是在这里，而且它是一个庞然大物。
简而言之，好奇号底盘上的仪器阵列旨在继续并大大扩展勇气号和机遇号探测器以及之前的设备（如海盗号着陆器）的矿物学、地球物理学和气候系统调查。最关键的是，它将把我们对火星的分析进一步推向化学和生物化学领域。能力清单很长，但其中包括像激光烧蚀装置这样的重要工具。是的，“激光” - 激光诱导击穿光谱系统是 ChemCam 传感器组的一部分，可以瞄准最远 7 米（23 英尺）远的物质。红外光束的短暂闪光会将表面物质汽化成一小团气体，高精度精细成像相机可以观察并提取光谱数据，从而得出化学成分的指纹。
另一个值得关注的实验是火星样品分析仪器组件 (SAM)。这里（左图）是它的立方体状模块，正在小心地安装到探测器上。SAM 装满了光谱仪（包括一个带有另一个内部激光器的光谱仪）、气相色谱仪和两个烤箱。烤箱将使好奇号能够烹饪样品以检查挥发性成分并进一步分析岩石结构。我忍不住要说，将火星碎片带入 SAM 的样品操作机构是由 Honeybee Robotics 在纽约设计的和制造的，就在宾夕法尼亚车站附近。
关注 SAM 发现的原因是它能够嗅探有机（碳）分子——我们所知的生命最基本的组成部分。它还应该有助于解决近年来最令人兴奋但也 仍然存在争议 的说法之一——探测到 火星大气中甲烷气体的季节性变化羽流。这些远程测量表明，必须有一种甲烷的再补给机制，因为否则它会 通过 自然化学从大气中去除。在地球上，您遇到的大多数甲烷都具有生物来源（不是牛屁，而是生活在牛体内和无数其他生态位中的 产甲烷古菌），因此火星上的可再生甲烷可能与生命有关——无论是活着的还是已灭绝的。
进一步的线索是，如果火星甲烷中的碳原子在统计上偏向较轻的同位素——地球上的生命 倾向于偏爱 轻同位素，这是出于动力学化学原因。SAM 中的仪器可以比仅仅确认大气甲烷的浓度做得更好，它们可以开始检查同位素的决定性证据。
这是重大的科学事件，非常重大的事件。但这不仅在美元方面付出了沉重的代价，而且在风险方面也付出了沉重的代价。像 SAM 这样精妙的工程作品包含惊人的 600 米（650 码）长的布线、52 个微型阀门、一个 100,000 rpm 的泵和许多其他部件。当然，这一切都经过了设计、测试、重新设计和重新测试。然而，它不仅必须在发射、行星际旅行、大气层进入和着陆中幸存下来，而且还必须在好奇号在至少 20 公里（13 英里）的范围内以 -127 至 +30 摄氏度（-197 至 +86 华氏度）的温度下至少工作一年。这是一个很高的要求，突破了工程和技术的极限。这就是太空探索的本质，而且每次我们成功，我们都会为下一次学习，因此风险是值得的。
因此，衷心祝愿好奇号取得成功，但也认识到，无论发射引擎点火后会发生什么，仅仅是建造它就使我们在这条通往火星的漫长而艰难的道路上走得更远，甚至最终走向宇宙。
（部分文本来自 2010 年 6 月在 Life, Unbounded 上发布的旧帖子）