本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
從本週六開始，美國國家航空航天局 (NASA) 的 火星科學實驗室（現在也稱為好奇號探測器）將迎來為期 24 天的發射視窗期。如果一切順利（非常順利），那麼在 2012 年 8 月，一位新的訪客將以高超音速衝入火星大氣層，在六分半鐘的機動過程中，它將經歷高超音速、空氣制動、降落傘、動力下降以及天空起重機，將一個 2,000 磅（地球重量）的放射性同位素（鈽）熱電動力六輪機器人化身緩緩降落到這個遙遠世界的塵土飛揚的表岩層上。
如果這聽起來有點困難，那是因為它確實如此。將物體送入太空是一回事，將它們送到另一個星球並安全降落在表面則是另一回事。這兩項努力都帶有巨大的風險，因為它們結合了複雜的工程、極端的物理條件以及任何給定時刻自然條件的變化。偶爾我會發現自己參與關於這些挑戰的對話，最終有人會說“我們只是不是一個真正的太空種族，我們永遠無法訪問宇宙的很多地方。” 我總是對我們地球束縛的本質的沮喪的確定性感到震驚，但我內心的樂觀主義者想知道這真的可能嗎？
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不久前，國家地理 出版了他們精彩的圖文插圖之一，總結了人類太空探索 50 年。我在這裡無法充分展示它的魅力，所以去看看吧。令人難以置信的是我們實際嘗試過的（並且經常成功）太空探索的數量。其中一個目標尤其令人回味，那就是火星。我認為可以公平地說，去火星始終與政治無關，而與其他一些更近的目的地無關。火星在我們想象中顯得非常重要，這顆紅色星球，既非常熟悉，又非常不同。火星任務清單令人心酸。大多數都失敗了，多年的努力和非凡的技術訣竅被拋向虛空的祭壇。然而，那些成功的任務確實改變了我們對這個異世界的理解，也改變了我們與太空探索的關係。
以下是清單，從 1960 年開始，成功（儘管有些是部分成功）的任務以粗體突出顯示
火星 1M（失敗）、火星 2M（失敗）、衛星 22 號（失敗）、火星 1 號（失敗）、衛星 24 號（失敗）、水手 3 號（失敗）、水手 4 號（飛掠）、探測器 2 號（失敗）、水手 6 號（飛掠）、水手 7 號（飛掠）、火星 1969A（失敗）、火星 1969B（失敗）、水手 8 號（失敗）、宇宙 419 號（失敗）、水手 9 號（軌道）、火星 2 號（軌道）、火星 3 號（著陸器）、火星 4 號（失敗）、火星 5 號（軌道）、火星 6 號（失敗）、火星 7 號（失敗）、海盜 1 號（軌道/著陸器）、海盜 2 號（軌道/著陸器）、火衛一 1 號（失敗）、火衛一 2 號（失敗）、火星觀測者號（失敗）、火星全球勘測者號（軌道）、火星 96（失敗）、火星探路者號（探測車）、希望號（失敗）、火星氣候軌道器（失敗）、火星極地著陸器（失敗）、2001 火星奧德賽號（軌道）、火星快車號（軌道）、小獵犬 2 號（失敗）、勇氣號（探測車）、機遇號（探測車）、火星勘測軌道飛行器（軌道）、鳳凰號（著陸器）、火衛一土壤（失敗，可能）。
那是 40 次任務，17 次成功（即使只是部分成功），成功率為 42.5%。
每一次發射，每一塊合金和電子元件的組合，都是為了跨越行星際空間。這其中沒有任何沮喪。投擲到海流中的瓶子充滿了試探性的人類樂觀主義和愛與關懷。所有這些都是太空航行物種邁出第一步的標誌。所有這些都只佔用了多年來與戰爭、金融危機、藥品和政治詭計相比的 微小一部分 資源。在我看來，我們已經是一個太空航行物種，我們只是還沒有完全意識到這一點。
這使我們回到了好奇號探測器的發射。這個裝置，這個任務，甚至在離開地球之前就遇到了不少問題。在火星科學實驗室的開發過程中，令人尷尬的巨大成本超支一直困擾著它，而且本來應該安裝在它上面的出色儀器也被放棄了，以節省金錢和時間（例如，將不會有 來自大衛·馬林和詹姆斯·卡梅隆的相機的 3D 電影）。甚至 選擇著陸點 也是一個巨大的挑戰，它受到簡單的航天器飛行要求的限制，以及每個人都希望探測器解決的大量科學問題的限制。但儘管經歷了所有的爭吵和挫折，它還是在這裡，而且它是一個龐然大物。
簡而言之，好奇號底盤上的儀器陣列旨在繼續並大大擴充套件勇氣號和機遇號探測器以及之前的裝置（如海盜號著陸器）的礦物學、地球物理學和氣候系統調查。最關鍵的是，它將把我們對火星的分析進一步推向化學和生物化學領域。能力清單很長，但其中包括像雷射燒蝕裝置這樣的重要工具。是的，“雷射” - 雷射誘導擊穿光譜系統是 ChemCam 感測器組的一部分，可以瞄準最遠 7 米（23 英尺）遠的物質。紅外光束的短暫閃光會將表面物質汽化成一小團氣體，高精度精細成像相機可以觀察並提取光譜資料，從而得出化學成分的指紋。
另一個值得關注的實驗是火星樣品分析儀器元件 (SAM)。這裡（左圖）是它的立方體狀模組，正在小心地安裝到探測器上。SAM 裝滿了光譜儀（包括一個帶有另一個內部雷射器的光譜儀）、氣相色譜儀和兩個烤箱。烤箱將使好奇號能夠烹飪樣品以檢查揮發性成分並進一步分析岩石結構。我忍不住要說，將火星碎片帶入 SAM 的樣品操作機構是由 Honeybee Robotics 在紐約設計的和製造的，就在賓夕法尼亞車站附近。
關注 SAM 發現的原因是它能夠嗅探有機（碳）分子——我們所知的生命最基本的組成部分。它還應該有助於解決近年來最令人興奮但也 仍然存在爭議 的說法之一——探測到 火星大氣中甲烷氣體的季節性變化羽流。這些遠端測量表明，必須有一種甲烷的再補給機制，因為否則它會 透過 自然化學從大氣中去除。在地球上，您遇到的大多數甲烷都具有生物來源（不是牛屁，而是生活在牛體內和無數其他生態位中的 產甲烷古菌），因此火星上的可再生甲烷可能與生命有關——無論是活著的還是已滅絕的。
進一步的線索是，如果火星甲烷中的碳原子在統計上偏向較輕的同位素——地球上的生命 傾向於偏愛 輕同位素，這是出於動力學化學原因。SAM 中的儀器可以比僅僅確認大氣甲烷的濃度做得更好，它們可以開始檢查同位素的決定性證據。
這是重大的科學事件，非常重大的事件。但這不僅在美元方面付出了沉重的代價，而且在風險方面也付出了沉重的代價。像 SAM 這樣精妙的工程作品包含驚人的 600 米（650 碼）長的佈線、52 個微型閥門、一個 100,000 rpm 的泵和許多其他部件。當然，這一切都經過了設計、測試、重新設計和重新測試。然而，它不僅必須在發射、行星際旅行、大氣層進入和著陸中倖存下來，而且還必須在好奇號在至少 20 公里（13 英里）的範圍內以 -127 至 +30 攝氏度（-197 至 +86 華氏度）的溫度下至少工作一年。這是一個很高的要求，突破了工程和技術的極限。這就是太空探索的本質，而且每次我們成功，我們都會為下一次學習，因此風險是值得的。
因此，衷心祝願好奇號取得成功，但也認識到，無論發射引擎點火後會發生什麼，僅僅是建造它就使我們在這條通往火星的漫長而艱難的道路上走得更遠，甚至最終走向宇宙。
（部分文字來自 2010 年 6 月在 Life, Unbounded 上釋出的舊帖子）