今夜仰望星空，也许你会看到一个神奇的天象——火星冲日。
图源：NASA
火星冲日是指地球位于火星和太阳之间，火星与太阳视黄经相差180度时发生的天象。
太阳刚一落山，火星就从东方升起，而等到太阳从东方升起时，火星又在西方落下。一般来说，火星冲日时，火星离地球较近，亮度也是一年当中最亮的，是观测火星的最佳时间。
好端端的，火星为什么要冲日呢？这就涉及到火星、地球与太阳之间不得不说的故事了。
如同太阳系中的所有行星一样，地球和火星都绕着太阳转。
但与火星相比，地球离太阳更近，公转的轨道更小，所以绕太阳一周花费的时间较短。大致来说，地球绕太阳转两次，与火星转一次花费的时间相同。
因为公转的速度有快有慢，地球和火星之间你追我赶，地球、火星、太阳的相对位置不断发生变化：有时两个行星分别位于太阳两侧，相距很远；有时，地球会追上火星，此时二者之间距离较近；再巧一点，地球、火星、太阳还会处于同一条线上，地球又刚刚好位于中间位置。
在这种巧合的情况下，火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于观察，也就是所谓的火星冲日。
火星冲日大约每26个月发生一次。今年的火星冲日，就发生在2020年10月14日，也就是今天，下一次就要再等两年多了，所以走过路过不要错过。
会飞的人类才有未来
我们为什么这么关注火星？这大概是刻在人类基因中的本能——历史告诉我们，只有会飞的种族，才有未来。
恐龙为什么会灭绝？因为它们不会飞。
6600万年前，一颗直径达十多公里的小行星撞击地球，威力堪比几千万颗氢弹同时爆炸，掀起了全球范围内的海啸，大量烟尘弥散遮住了太阳，宣告了恐龙的时代落幕。
一部分会飞的恐龙侥幸活了下来，逐渐地适应新的环境，最后演变成我们如今所熟知的鸟类。
从恐龙到大型哺乳动物再到如今的人类，历史在这个星球上，不断地重复着：一个种族无论多么强大，如果无法摆脱地球引力的种族，就很有可能被自然淘汰。
为了不被淘汰，我们不断尝试努力着，从明朝的万户飞天到莱特兄弟的试飞，从加加林进入太空到阿姆斯特朗登上月球，我们飞得越来越高，越来远远，最终挣脱地心引力，飞向了更广阔的星辰大海。
但在整个宇宙中，存在着至少两万亿颗星系，每一个星系又至少包含了千亿个恒星。宇宙中的恒星之多，比地球上所有沙粒加起来还要多十万倍，地球不过是沧海一粟。
于是，会飞的人类拥有了更远大的梦想：星际旅行。
其中，火星因其位置、环境与地球相似，成为了人类向往已久的星球。从20世纪60年代起，人类就开始不断地探测，终于在1964年水手四号成功飞越火星。
为什么不会飞行的人类是没有希望的？完整演讲请点击下方图片：
《中国国家天文》杂志执行主编
为什么要去火星？
火星虽然也是地球的邻居，但并不如金星和地球那么亲近。我们为什么要舍近求远，飞去火星？因为这个邻居身上，可能藏着我们的过去，也可能预示着我们的未来。
火星的环境与地球非常相似。这颗星球上有四季之分，而且还有气象、极地冰盖、峡谷和死火山，种种迹象显示，火星曾经充满活力。
但如今的火星只是一个尘土飞扬，寒冷荒凉的世界，大气层非常稀薄，体积仅是地球一半以上的大小，重力只有地球的38％。
这颗星球经历了巨大的变化，曾经像地球一样的世界变成了如今尘土飞扬的干燥外壳。现在的问题是，到底发生了什么？这些液体去了哪里？
Echus峡谷，位于火星赤道以北地区
被认为是火星上最大的水源地之一
火星探索可以帮助科学家们了解彻底改变行星环境的重大气候变化，还可以寻找生物特征，以揭示火星过去是否存在丰富的生命形式，以及现在是否仍然存在。
而且，我们对火星的了解越多，将来的某一天，我们就越能更好地装备自己到火星上生活。
所以，自上世纪60年代以来，人类已发射了数十个火星探测器。早期探测器的任务是定点飞越，在靠近火星时疯狂拍照留念。再后来，探测器可以进入火星周围的轨道。如今，着陆器和巡视器终于可以登陆火星了。
马斯克曾经预言过，80年后，100万人会成为“跨行星物种”，在火星上繁衍。这一次，他会预测对吗？
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天问一号的导航“APP”
即使我们能飞了，火星也不是想去就能去的。在地球上，我们走路靠导航，那去火星，我们靠什么导航呢？答案是，VLBI。
要想及时地控制火星探测器，难度比较大，因为火星离地球的最远距离有4亿公里，是地月距离的1000倍，这是一个什么概念？
如果一个人开着一辆时速120公里的车，一年365天不吃不喝不眠不眠地开，一年也只能跑120公里/每小时×24小时×365天=1051200公里，跑1亿公里就差不多需要95年，4亿公里更是这辈子都没指望了。
将在外君命有所不受，探测器飞着飞着就有了自己的想法，可能失联，也可能在近火段与火星擦肩而过，亦或者直接一头撞上去，1988年的火星气候探测者号就是前车之鉴。
这个时候，就需要有一个东西来给探测器导航，也就是我们的VLBI技术。
VLBI就是Very Long Baseline Interferometry，甚长基线干涉测量，用多个远距离望远镜接收同一天体的无线电波信号，进行干涉处理运算，获得射电图像。
中国的VLBI网分布在我国的四个省市，有上海，北京，新疆和昆明。CVN的分辨率相当于一台口径为3000公里大的综合望远镜，也有人调侃说就相当于一架巨无霸套餐式的望远镜。
疫情期间，新疆和北京都曾是高风险地区。火星发射前5天，新疆更是遭遇第二次封闭。
当时晚上10点多钟，吴晓静接到新疆那边的电话，说他们今天晚上12点要封城了。她当时整个人都懵了，封城了布一根电缆都很难，火星发射怎么办？吴晓静和团队想方设法地克服了所有困难，最终探测器的如期发射。
其实，吴晓静酷酷的外表下面其实藏着一颗柔软的心，她读书时很喜欢一首歌，叫《张三的歌》，其中有几句歌词体现了她和团队对外太空的想法：
“我们要飞到那遥远地方
望一望
这世界还是一片光亮。”
7个月，4亿公里，VLBI如何引领天问一号？更多信息请点击下方图片：
吴晓静| 火星/探月任务VLBI分系统副主任设计师
想真正认识火星，
必须给它做个“针灸”
目前，天问一号VLBI的指引下，正在奔赴火星，明年就会与火星发生“第一次亲密接触”。天问一号就相当于我们的“眼睛”，届时我们人虽然不能到达火星，却能够真真切切地“看”到火星。而这一切，都是通过在火星表面“针灸”实现的。
“针灸”也就是进行光谱探测，通过光谱图像，我们就能知道探测的火星部位有什么元素。
火星车上的激光光谱眼，是一台功能强大、系统复杂的载荷，在完成激光诱导光谱探测和红外光谱探测的同时，还能显微照相及灵活地指向想要探测的目标。
激光诱导光谱在火星上的探测，就像对火星进行“针灸”。把激光汇聚到约0.2毫米的小点上，发出的高能量密度激光射在火星表面，由此产生高温使物质形成等离子体而发光，看起来就像一个很亮很亮的小点。
光谱眼不仅功能强大，质量还特别好，能在火星接近零下一百度的环境中顽强地存活下来，也不惧沙尘暴。
但好质量的背后，全都是被逼出来的技术创新。
例如其中一个叫声光可调滤光器（AOTF）的核心器件，中国没有，只能找美国买，但是没能谈拢，何志平和团队只能自己从零开始做。
不知道原材料谁能生产，也没有设计方法与制备工艺，更没有支撑制造、检测的设备条件，前路未卜。
他们先在国内找到生长晶体的单位合作，解决了原材料问题。
后来，又找到一家单位，虽然他们以前没有做过AOTF，但是他们做过相关的器件，具备设计和工艺基础。他们还自己捋袖子研制专用设备，支撑产品研发中的优化设计，制备工艺确认以及最终产品检验所需要的测试能力。
终于，他们研制出了自己的AOTF，为天问安上了“眼睛”。
天问一号上的激光光谱眼到底有多神奇？更多信息请点击下方图片
讲了那么多硬科技，我们来开个脑洞吧，火星上的奥运会是什么样的？
经过一番千辛万苦，终于在未来的某一天，除了探测器，我们把自己也送到了火星。除了科研、开采资源之类的常规事务外，我们当然还要搞点好玩的，比如在2048年开一场别开生面的火星奥运会。
办一场这样的奥运会需要解决哪些问题？又有哪些看点？火星车的副总设计贾阳脑洞打开，利用天文物理知识，脑洞了一场别开生面的火星上的奥运会。
首先，不用担心奥运会的成本问题，我们可以就地取材。把火星土壤高温熔化，用3D打印的方式构造各式各样的玻璃城堡。光能是火星最主要的初始能源形式，而玻璃城堡透过可见光，抑制红外线射出，最大程度实现保温。
即使是在火星上，低头党也不用害怕手机没电。奥委会将利用火星表面上的太阳能电站发电，还可以通过轨道器上太阳能电站发电，用微波或者激光的方式，传输到火星的表面上去。两路供电，更加可靠，随时随地发朋友圈不是问题。
我们也考虑了用水问题。火星上廉价的水资源主要是利用偏两极地区的冷凝物，提纯之后供给居民使用。相对来讲，成本不是特别高。虽然不可以让大家敞开了用，但能满足大家日常生活需要。
当然，因为火星和地球的环境差异，有些项目肯定要调整。
比如所有涉及到水的项目，包括皮划艇、帆船、跳台跳水，都要取消，因为在火星上这样用水简直就是犯罪。另外，凡与马有关的项目也得取消，因为火星上还不允许除了人类之外的哺乳动物存在。
虽然取消了许多比赛，但是奥运会仍然精彩。
因为火星的重力加速度远小于地球，所以田径、铅球比赛、跳高跳远等项目中，运动员更会身轻如燕，轻轻松松就能打破现在的世界记录。
2048年的火星奥运会是什么样子的？更多信息请点击下方图片
火星探测器副总设计师
如今，天问一号正在奔赴火星的路上。
近日，天问一号从2940万公里外传回捷报，三次变轨成功，完成了登陆火星的关键一步。
想要征服火星的不仅仅是中国。
NASA提出了太空探索时间表，计划在2030年代开展一系列的载人火星探索任务，实现火星登陆。
欧空局计划于2022年发射一枚巡视器，以著名化学家罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）的名字命名，目标是开采火星地表，寻找生命迹象。
阿联酋的“希望”号探测器预计于2021年2月抵达火星，研究火星的高层大气，并监测两年之内火星的气候变化，绘制不同季节的全球气象图。
……
今天，我们正处于一个充满不确定性的世界，太空探索、航天科技，在追寻人类两大终极命题的时候，也为所有人准备一个充满希望的未来。
我们迈向深空的步伐不会停止，火星之后，还有木星、土星、海王星……
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编辑&版面 | 田晓娜
