火星二号

人造天体

前苏联发射的“火星2号”登陆器是人类向火星这颗红色行星发射的第一个人造天体。1971年，这颗登陆器和它的姐妹登陆器“火星3号”一起发射升空。“火星2号”登陆器呈球形，1吨重，体积大约有厨灶那么大，它的设计目的是降落到火星表面，利用火箭进行最后刹车。尽管这颗登陆器在长途旅行中一直保持良好状态，可是，在着陆过程中正遇上火星表面发生大规模尘暴，结果“火星2号”一头撞进火星上的海拉斯盆地。这是人造飞船在火星上的首次着陆。

社会背景

向火星进军

1924年9月25日，十月革命后的第七年，莫斯科的影院上映了一部科幻电影《阿爱里塔：火星女王》。该片由普洛塔萨洛夫导演，根据阿·尼·托尔斯泰的著名小说《阿爱里塔》（Aelita）改编。电影掀起了观映热潮，观众蜂拥而至，争睹这部情节新奇、场景壮丽的影片。影片讲述莫斯科工程师罗斯和同事建造了一艘飞船来到火星，与火星女王阿爱里塔坠入爱河。这时，同船去的红军士兵古谢夫鼓动火星工人反抗骑在他们头上的统治阶级，火星爆发了革命，罗斯与阿爱里塔不得不洒泪分别。小说和电影产生了巨大影响，苏联后来设立的科幻书籍奖就以“阿爱里塔”命名。电影还打入了西方市场，同样引起了轰动。在很多人的心目中，“阿爱里塔”成了火星和探索火星的代名词。苏联星际探索的先驱之一弗里德里希·仓德尔在这时提出了著名的口号：向火星进军！

当然，对当时的人类来说，这还只是一个振奋人心的远大目标，脱离地球引力飞向遥远行星的伟大工程要一步一步来。

历次火星探测计划

火星，距地球最近的红色行星，让人类产生过无数幻想。40多年来，苏联、美国、日本、俄罗斯和欧洲共发起30多次火星探测计划，其中三分之二以失败告终。

1962年11月，苏联发射的“火星1号”探测器在飞离地球1亿公里时与地面失去联系，从此下落不明，它被看作是火星探测的开端。

1965年7月，美国“水手4号”飞近火星，从距火星1万公里处拍摄21幅照片，发现火星上存在大量环形山，大气密度只有地球的1%。

1965年，苏联发射的“探测器2号”与地球失去联系，其探测情况没有公布。

1969年，美国“水手5号”和“水手6号”再次掠过火星。它们拍摄的200多幅照片表明，火星表面温度比预想的更低，大气中二氧化碳含量高达95%，水蒸气几乎难以寻觅。美国“水手7号”也发回126张照片。

1971年，苏联发射的“火星2号”投下的探测仪器摔毁在火星表面，“火星3号”由于赶上火星沙暴，着陆舱仅工作了22秒钟便与地球失去联系。

发射升空

火星2号是苏联于1970年代进行的火星探测计划的一部分。火星2号与火星3号完全相同，均包括了一个轨道飞行器和一个着陆器。它于1971年5月19日协调世界时16时22分44秒由质子-K/D组级运载火箭发射。探测器升空时，轨道飞行器重3440千克，着陆器重1210千克，轨道干质量2265千克。机体高4.1米，宽2米（太阳能板展开时，宽度为5.9米）。这是第一个在火星表面着陆的人造探测器，但最终着陆器于降落时坠毁在火星表面，因此没有获取任何探测数据和图像。轨道器则一直工作到1972年。

轨道飞行器

轨道飞行器运行于近拱点高度1380千米，远拱点高度24940千米的火星轨道上。轨道周期为18小时，倾角48.9度。每次运行到接近远拱点位置时，轨道器上的科学仪器将工作30分钟左右。

轨道飞行器的主要科学任务有：绘制火星表面和云层图像；测量火星温度；研究火星表面地形、土壤构成和物理特性；测量火星大气的性质；检测太阳风、星际磁场以及火星磁场。另外，轨道飞行器还在着陆器和地球之间扮演了信号传递者的角色。

1971年11月至次年3月间，火星2号的轨道飞行器传回了大量的数据。1972年8月22日，在轨道器绕火星运行362圈后，科研人员正式宣布，火星2号完成了它的使命。在本次探测计划中，火星2号与火星3号共送回了60张照片。它们所获得的照片和数据首次向人类显示了火星表面高达22千米的山峰、大气层上端大量的氢原子和氧原子、从零下110到13℃的地表巨大温差、5.5至6毫巴（55至60千帕）的大气压、比地球低5000倍的水蒸汽含量以及高达7千米的红色尘暴等等。这些图片和数据为绘制火星表面立体图、研究火星重力和磁场提供了重要的信息。

着陆器

火星2号的着陆系统与推进系统分别装载在轨道器的两端。着陆系统包括了一个直径为1.2米的圆形着陆仓、一个直径2.9米的锥形气动减速罩，一个降落伞系统以及减速火箭。整个着陆系统满载燃料后重量1210千克，其中着陆仓重358千克。燃烧液态氮气的微型引擎是着陆系统的动力来源，另有4个引擎装载在减速罩的外侧以控制降落角度。着陆器的顶部则装载了主、副减速伞、引擎和雷达高度仪。

根据设计，仓内使用泡沫来吸收着陆时的震动。当着陆仓成功着陆后，上端会有4片三角形翼瓣打开，调整着陆仓的位置并使得仪器和火星车可以开始工作。

着陆器配备了用于测量火星大气成分的质谱仪，2个360度全景摄像机，温度、气压和风力风向传感器，还有用于探测火星地表化学性质和结构的仪器。其中包括一个用于寻找有机物质和生命迹象的机械铲。它还携带了一面带有苏联国徽的旗帜。通过仓顶的4根天线，着陆器可以和轨道飞行器进行无线通讯。工作期间整个着陆器的能量来源是由轨道器提前为其充电的蓄电池。

为了防止着陆器上的沾染物干扰火星的生态环境，发射前，着陆器已被全面消毒灭菌。

1971年11月27日，着陆器与轨道舱分离，大约4.5小时候到达火星。在着陆器以大约6千米/秒的速度进入火星大气后，着陆系统出现故障，未按预定过程控制着陆器的降落。最终减速伞未能打开，着陆器坠落在火星北纬4° ，西经47°的地方。事后猜测，导致着陆失败的原因可能是着陆器进入火星大气的角度过于倾斜。

虽然火星2号的着陆器坠毁了，但是它仍然是第一个到达火星表面的人造物体。

火星车

Prop-M火星车

火星2号的着陆器装载了一个4.5公斤的火星车。根据设计，虽然它可以在火星表面移动，但一根15米长的缆线始终令火星车与着陆器相连。由于地球和火星车通信延时非常久，因此不采用全程遥控，而是通过在火星车上安装两根探测金属棒，使火星车可以自主绕过障碍。火星车上安装了动力圆锥触探仪和辐射密度计。

根据计划，当火星2号着陆之后，机械臂将会把火星车放置在地面上，火星车将在着陆仓摄像机的视野范围内移动，并每隔1.5米进行测量。火星车移动所留下的痕迹也将会被记录，并用来研究土壤的性质。但是由于着陆器坠毁，火星车没有进行任何工作。

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