火星|火星，太阳系唯一“像地球”的天体，中国为什么非去不可？
中国人第一次火星之旅我们来了！
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火星 ， 中国来了
4年前,2016年1月11日,中国首次火星探测任务「天问一号」正式立项 。
今天 ， 2020年7月23日 ， 「天问一号」搭载长征五号运载遥四火箭,在中国文昌航天发射场发射升空 。
这是中国人第一次自主探测火星 ， 6个多月后成功抵达 ， 我国将成为继美国、苏联/俄罗斯、欧洲、印度、日本后第6位「国际火星俱乐部」成员 。
顺利完成「环绕+着陆+巡视」三大任务后,我国将是美国后第2个实现火星着陆的国家 。
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摄影CFP
回想50年前 ， 中国第一颗人造卫星「东方红一号」发射 ， 中国人正式开启星际征途 。
50年后 ， 中国航天科技已达到世界领先水平 ， 嫦娥奔月、神舟飞天、北斗列阵……一代代运载火箭载着我们的航天梦升空 。
我们的征途是星辰大海！中国人早已许下雄心壮志：
下一站 ， 火星！
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▲中国深空探测已拉开帷幕,继人造卫星、载人航天后,探月工程五战五捷 ， 中国首次火星探测任务「天问一号」完成将标志我国深空探测能力实现跨越式发展 。 摄影CFP
火星 ， 中国为什么一定要去？
从科学探索看 ， 火星探测 ， 是太空强国的重要标志 ， 登陆火星 ， 中国将跻身世界航天第一梯队 。 中国人 ， 非去不可 。
从人类未来看 ， 地球迟早濒临人类生存极限 ， 火星是太阳系中人类最可能移民的行星 。 这是关乎人类生死存亡的终极问题 ， 地球人 ， 非去不可 。
火星 ， 人类的终极狂想 。
这不仅仅只是一个科学命题 ， 生存、竞争、探索、征服、幻想……欲望的引力来自外太空 ， 更来自人类内心 。
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▲「天问一号」命名取自中国诗人屈原的名篇《天问》 ， 问天地、问浩气、问乾坤 。 制图时差岛
为什么要登珠峰？因为它在那里 。 为什么要去火星？因为它在那里 。 镌刻于人类基因中的好奇心 ， 驱动着我们一次次奔赴星辰大海 ， 而今又踏上茫茫宇宙的未知征途 。
中国人有能力飞得更远 ， 我们也应该飞得更远 。 我们要探测整个太阳系 ， 我们要向太阳系的星辰大海挺进 ， 这就是我们的目的 。
——中国探月工程首席科学家欧阳自远
我们期待着 ， 200天后 ， 当中国火星车第一次触摸火星表面 ， 打开它深蓝翅膀那一瞬间 ， 14亿中国人的热泪盈眶！
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▲天问一号 ， 万众期待！图为甘肃金昌“火星1号基地” 。 摄影CFP
前往未知 ， 发现未知 ， 火星 ， 我们来了！
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本期时差岛 ， 邀您一起 ， 凝望这颗火红星球
中国天问：第一次 ， 有多难？
此时此刻 ， 「天问一号」正赶往火星！ 这注定是一次超高难度的旅程 。
时机难逢！每26个月等一次的「火星发射窗口期」是地球与火星距离较近,飞行最省燃料的时机,2020年7月正好是黄金窗口期 ， 万一错过 ， 又要再等2年多 。
于是 ， 三国扎堆去火星！
7月20日 ， 阿联酋「希望号」率先出发；
7月23日 ， 中国「天问一号」荣耀启程；
8月上旬 ， 美国「毅力号」也即将发射 。
而「天问一号」无疑是我们中国人最关心的 。
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▲当火星跑在地球前面44°角时,探测器发射沿「地火转移轨道」飞6-7个月遇见火星,探测器被火星引力场捕获 。 这样的时机每26个月出现一次 。 制图时差岛
目标高难度！
中国首次自主火星探测任务 ， 就要挑战人类航天能力的极限 ， 一次发射完成「环绕+着陆+巡视」3大目标 。 美国人飞2次才能做完的事 ， 中国要1次搞定 。
如此高起点、高难度的挑战 ， 是世界航天史前所未有的壮举！
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▲按计划 ， 环绕器将于2021年2月11-24日环绕火星运行 ， 着陆巡视器将于2021年4月23日降落火星表面 。 制图时差岛
成功率低...
至今 ， 人类已发射44个火星探测器 ， 成功率仅为43% ， 美国人有一个形象比喻：其难度堪比「从巴黎打一个高尔夫球 ， 刚好落到东京某个球洞里」 。 火星也因此一度被称为「星际坟场」 。
我们也经历过失败 。
2011年 ， 中国首个火星探测器「萤火一号」乘俄罗斯飞船升空 ， 因轨道调整失败而坠毁 。 这也坚定了我国完全自主探火的决心！
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▲图为NASA模拟航天器接近火星的概念图 摄影CFP
为什么这么难？
首先 ， 它太远了！
从地球飞抵月球只需4天 ， 飞抵火星最短也得6个月 。 拥有超强能力的运载火箭 ， 是这场星际大穿越的关键前提 。 2016年 ， 庞然大物「胖五」横空出世 ， 终于让几亿公里的火星之旅梦想成真 。
测火星有多难 ， 天问一号+胖五就有多牛！
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其次 ， 通信延迟 。
从地球发一个信号去火星 ， 光速奔跑也得23分钟 ， 对探测器的自控能力要求极高 。
再次 ， 着陆更是难上加难！
火星气候狂躁 ， 沙尘暴一刮啥都看不见 ， 着陆前7-8分钟 ， 无法与地球取得联系 ， 探测器要「完全独自」面对一切未知 。 这最难最惊险的环节被称为「恐怖7分钟」 。
中国「天问一号」探测器
着陆过程模拟
一路狂奔的天问一号
将通过4个减速段把速度从4.8km/s减到0
降落伞打开的场面 ， 将极为震撼！
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着陆成功 ， 火星车释放
这只深蓝闪蝶将在火星表面开启
长达3个多月的巡视之旅
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影像来源央视频
让我们共同期待「天问一号」成功着陆！
火星 ， 地球的姐妹星
太阳系八大行星中 ， 火星是唯一「像地球」的天体 。
水星、金星虽近却太炙热；天王星、海王星又太遥远寒冷；木星、土星充满气体 ， 根本没法着陆；只有与地球毗邻的火星 ， 结构、年龄乃至初期环境都相似 ， 成为了我们最容易接近的行星 。
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火星的一天有24小时39分钟 ， 时间长度和地球相似 ， 也有昼夜交替、春夏秋冬四季轮换 ， 气温和其他行星比 ， 还算勉强「温暖宜人」......
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更重要的是 ， 火星有液态水！
火星与地球刚出生时有着相似的模样 ， 40亿年前 ， 它们一样是海洋世界 。 两姊妹在剧烈天体撞击中活了下来 ， 却在随后几十亿年分道扬镳：
一颗蔚蓝 ， 诞生了生命的奇迹 ， 一颗火红 ， 走向了死寂与荒芜 。
40亿年前的火星 ， 亲切！
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▲40亿年前 ， 火星雨水充沛、生机盎然 ， 北半球的海洋覆盖了火星表面1/5区域 。
曾经如此美妙的火星 ， 为何走向与地球截然不同的命运？关于这个奥秘 ， 人类的探究才刚刚开始 。 科学家推测,「太阳风」数十亿年吹拂让火星磁场消失 ， 地貌发生了根本变化——火星死了！
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▲火星比地球小得多,太阳风吹走大气层,磁场消失；还有一个说法是火星内部地质活动停止,内核冷却 。 总之 ， 最终海洋蒸发,火焰熄灭,地表结冰…火星成了今天的样子 。
火星上有生命吗？
这是人类最关心的问题 。 人类「跟随水的踪迹」在火星寻找生命 ， 结果仍未知 。 但毫无疑问 ， 假如太阳系真存在地外生命 ， 火星一定是最可能的那个！
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▲宽阔的河流、泛滥的洪水这些早期景象至今有迹可循 。 2018年7月25日 ， 《科学》杂志一论文称人类首次在火星直接找到了液态水——南极冰盖下存在一直径20公里的冰下湖 。 摄影NASA
火星 ， 到底长什么样？
火星之所以呈红色 ， 因富含铁的岩石「氧化」 ， 就好比铁生锈了一般 ， 当生锈尘埃漂到大气中 ， 整个星球就红了 。 准确地说 ， 是一种迷人的铁锈红 。
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摄影ESA/DLR/FU Berlin
从1965年「水手4号」传回第一张火星照片 ， 迄今 ， 人类照相机已拍遍了99%的火星表面 ， 绘制出极详细的火星全图 ， 并试图拼凑它的过去 。
火星全图▼
北半球 ， 一马平川
南半球 ， 伤痕累累
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地图来源National Geographic
时间在火星是停滞的 。
火星表面 ， 最古老的诺亚纪地质 ， （41~37亿年前）占了总面积一半；而地球上同等古老的地质面积仅占1% 。 这意味着：人类有机会在火星上一睹太阳系诞生早期的样子 。
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水手峡谷Valles Marineris
太阳系最大峡谷 ， 火星最著名景点 ， 在它面前 ， 地球所有峡谷都相形见绌
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▲水手谷因1972年发现它的NASA探测器「水手9号」而命名 。 长约4000多公里、宽约200公里、深约7公里 。 比地球第一峡谷雅鲁藏布江大峡谷更深 ， 长度相当于从上海开车到拉萨 。
赫伯斯峡谷Hebes Chasma
火星上 ， 火山与峡谷都比地球大得多！
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奥林匹斯山
Olympus Mons
火星上最大的「包」
也是整个太阳系最高山峰
高度2.6万米≈ 3个珠穆朗玛！
火星显著地貌多以希腊神话命名
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▲火星20多座大型火山中最著名的！它最后一次喷发是在约2500万年前 ， 盾形的火山口能装下整个伦敦 。
塔尔西斯山群Tharsis Montes
三座火山连成一线的火山高原
幅员辽阔 ， 面积比美国还大
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▲塔尔西斯山群与奥林匹斯山毗邻 ， 地图上十分显眼 。
维多利亚撞击坑Victora Crater
火星上遍地陨石撞击坑
颇似月球表面地貌
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诺亚台地Noachis Terra
火星最古老区域之一 ， 满是水蚀痕迹
火星地质年代的诺亚纪就以它命名
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南北极冰盖Mars Polar
火星的南北极有着「生命之源」 ，
由水冰组成的极地冰盖令人惊喜！
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▲冰盖下面是永久冻土(水冰),冰盖上面是二氧化碳冰(干冰) 。 夏季太阳照射 ， 干冰层蒸发 ， 水冰暴露出来 ， 可供采掘 。
火星的皮肤 ， 迷人的火星褶它不止红色 ， 还有棕黄、灰白、蓝绿……探测器拍下的这些照片,让人想起作家福楼拜的金句：科学与艺术在山脚下分手 ， 却在山顶上会合 。
火星皮肤色
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▲极地雪崩的白、流动沙丘的蓝、液态雪融水的灰、沉积层的褐色褶皱……火星地貌本身就是大地艺术 。
火星的日出是橙色的；
火星的日落是蓝色的 。
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▲在地球 ， 空气散射光线让天空呈蓝色；在火星 ， 散射来自红尘埃 ， 天空呈橘色调 。
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▲日落时,太阳光被灰尘散射呈蓝色状 。 与地球相比,火星离太阳更远,太阳看上去更小了 。
沙尘暴一刮 ， 就遮天蔽日 ， 尘土会始终覆盖一切……很偶尔 ， 飘过一缕水冰云；
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▲水冰云只在赤道低空和极地附近偶尔出现 。 图为尘卷风投下的蛇形阴影 。
火星上也有「麦田怪圈」 ， 是火星人在微笑?
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▲2008年火星轨道探测器拍摄到的怪圈 。
对了 ， 火星有两个「月亮」 ， 幸运的话 ， 能看见双日食 。 在火星上,「月亮」的安慰也是双份儿？
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▲火星有两颗长得像土豆的卫星 ， 但非常小 ， 直径还不足月球的1% 。 当两颗卫星在太阳前经过时 ， 就是双日食了 。
人类认识火星,千年为期
早在4000多年前 ， 人类就开始用肉眼观测火星 ， 也用它来占卜人世间的祸福 。 无论在东西方古人眼里的火星≈「死亡」「血腥」
中国古人称火星为荧惑 ， 是极凶兆；古巴比伦人称它是死亡之星；古希腊、罗马人用嗜血战神称呼它 ， 这也是火星英文Mars的由来 。
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▲罗马神话中的战神Mars @Hans Thoma
世界进入近代史 ， 望远镜的发明 ， 科学代替了神话 ， 人类才离火星近了一点点 。
1609年 ， 开普勒算出火星轨道是椭圆；1610年 ， 伽利略第一次用望远镜观测火星 。
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▲1877年 ， 意大利天文学家斯基亚帕雷利绘制火星地图 ， 意大利语标注的暗线Canali ， 被误会为英文Canal（运河） 。 「火星运河时代」成了20世纪初的大乌龙 。
火星 ， 人类的科幻母题
人类对火星的认知不断被刷新 ， 发现极地冰盖,测量自转周期,绘制火星地图……至18世纪下叶 ， 火星似乎被人类「看透了」 。
甚至一度猜想 ， 火星不仅有运河 ， 还有火星人！科幻小说里的外星人 ， 大多来自火星 ， 这种奇妙想法左右了人类近100年 。
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▲火星人想象图 @Bruce Pennington
航天时代 ， 直击火星！
人类直接探索火星 ， 始于上世纪60年代的美苏争霸 。 进军火星 ， 一开始就充满政治色彩 ， 客观上 ， 也拉开了人类火星探测的真正序幕 。
美苏的火星争霸 ， 美国压倒性胜利 。 整个1960s ， 苏联8次探测一次都没成功 。 火星也成了苏联航天史的噩梦 。
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▲1965年 ， 美国「水手4号」成为人类第一个飞掠火星的探测器 ， 拍到第一张火星照片 。
冷战结束后 ， 新一轮「太空争霸」开始 ， 一场关于国家荣誉、金钱和人类梦想的竞赛 ， 「登火星」成为彰显大国实力的最强符号 。 谁能率先实现人类航天员踏上火星 ， 谁就永载史册 。
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▲2012年 ， 美国好奇号火星车着陆火星表面 ， 至今仍在火星上行走 。 摄影NASA
人类的航天探索 ， 失败是差一点点成功 ， 成功是差一点点失败 。
21世纪 ， 火星探测迎来全盛时代！迄今 ， 人类共进行了46次探火任务 ， 美国21次、苏俄19次、日本1次、欧洲2次、印度1次 ， 中国和阿联酋的探测器正在赶往火星途中......祝它们好运！
《火星探测60年》这是短短60年间人类向火星发射的环绕器、着陆器、巡视器（部分）群星闪耀
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▲人类的火星车质量一个比一个大 ， 技术功能一个比一个强 ， 火星探测由表及里 。 制图时差岛
移民火星 ， 人类并不是在幻想
移民去火星 ， 确实是人类的未雨绸缪 。
从全球变暖、疾病爆发、资源枯竭这样的慢性自杀；到小行星撞地球、伽马射线暴、黑洞吞噬、核战争、太阳大爆发、机器人控制人类的一招致命……
科学家眼里 ， 人类灭绝 ， 有100000000种可能 。
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霍金就曾断言：除非我们移民太空 ， 否则,我不认为人类在未来1000年还能幸存 。
而地球一旦毁灭 ， 移民火星 ， 或许是人类目前的唯一选择 。
一切并不停留于幻想 ， 事实上 ， 如何改造火星使它适应人类生存 ， 已成了21世纪的热门科学话题 。
那么 ， 到底何时能送人类登陆火星？
美国NASA的计划是2033年 ， 而狂人马斯克已放出豪言：要在2050年把100万人送去火星！——这确实是21世纪最燃的狂想 。
人类火星小镇
美国国家地理版本
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▲这是国家地理杂志2016年推出的火星专辑 ， 对火星地球化、再造大气层、物资能源获取等做了详尽分析 。
PhotoNational Geographic
火星移民基地
Space X 马斯克版本
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▲2019年9月,美国Space X公司CEO马斯克放出他的火星移民计划,39页PPT在网络疯转 。 火星这个最高级竞技场 ， 诸多亿万富翁正在加入 。
火星基地设计大赛
民间脑洞版
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在未来 ， 人类是否可能把火星改造成一个与地球类似、适宜人类居住的星球呢？
火星 ， 全民大狂欢
在人类的文化语境中 ， 月亮寄托思乡、爱恋、温情 ， 火星则是战斗、欲望、能量 。
而今天 ， 随着科技进步人类对火星的向往 ， 更加激烈 。 好奇、开拓、雄心、冒险……火星成了21世纪最酷的流行文化 。
火星也激发了我们的想象力 ， 成为文艺、时尚界的一种「高级黑」 。 众多科幻小说以火星为题 ， 好莱坞的火星电影超过100部！
火星主题的电影
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▲《火星救援》马特·达蒙的土豆成了一个新梗 。 种菜、修车、急救...电影告诉我们 ， 要成为一名合格的火星宇航员必须十项全能 。
明星们为火星写歌、唱太空摇滚 ， 艺术家借火星探讨生命、时间和哲学的意义 。
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▲英国歌手大卫·鲍伊《火星上有生命吗》唱尽了地球人的孤独 。
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▲1970年代的太空热！
设计师、旅行家也不甘示弱 ， 无数《火星漫游指南》印刷精美 ， 仿佛买张机票就可以来一趟火星旅行！
各种火星主题海报
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「地球十大酷似火星的旅游胜地」 ， 诸如此类评选 ， 人们乐此不疲 。
从中国青海冷湖、甘肃金昌 ， 到美国犹他州、亚利桑那州 ， 再到约旦、冰岛…人人都想蹭一把火星热 。
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▲美国犹他州的地貌酷似火星 ， 建有火星沙漠研究站 。
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▲冰岛 Landmannalaugar ， 酷似火星纹理 。
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▲甘肃金昌「火星1号基地」,我国首个火星生存模拟基地 。 摄影CFP
火星 ， 人类非去不可？
总有人问：地球还那么多问题没解决 ， 为什么要去关心宇宙的事 。
印度人说：如果我们没有伟大梦想 ， 永远只是伐木人和挑水工 。 ——印度政府答复「世界1/3穷人在你们国家 ， 为何不先扶贫」 。
俄罗斯人说：地球是人类的摇篮 ， 但人不能永远生活在摇篮里 。 ——俄国火箭之父 ， 齐奥尔科夫斯基这样说 。
美国人说：太空探索给人类一面自我审视的镜子 。 ——美国政府被问「地球还有很多小孩吃不上饭时、为何花天价造火箭」时 ， 如是说 。
中国人说：这是我们航天强国的梦想 ， 为人类和平利用太空 ， 构建人类命运共同体贡献更多中国力量 。 ——中国行星探测任务命名及符号 ， 寓意深远
中国网友说 ， 要问去火星有什么意义 ， 请问数十亿年第一条爬上陆地的鱼有什么意义？
科学与理想、野心与欲望之外 ， 它其实只源于人性本能 。
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我们登上火星是因为我们必须如此 ， 进化早已在人类身体埋下流浪的火种 ， 毕竟我们来自狩猎者、采集者 ， 我们在地球99.9%的时间都是浪子 ， 而流浪的下一站就是火星 。 ——天文学家 卡尔·萨根
这是他在离世前留给未来火星移民的录音
而对于一个普通人来说 ， 火星究竟又意味着什么？
正如「天问一号」的命名 ， 这是天问 ， 没有答案 ， 它问向天地万物 ， 更问向你的内心 。
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火星是否有生命 ， 其实是人类的自我叩问：在宇宙中 ， 我们是否真的孤独？
如果最终火星荒芜一片 ， 我们更能深刻明白 ， 生命的出现真的是个奇迹！
理解火星 ， 就是理解我们自己 。
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文 | 王泽北 马听听
制图 | 韩丹 赵继成
图 | CFP NASA等
感谢本期审校专家
张超
科普作家 天体物理硕士
时差岛出品
主要参考资料：《火星全书》大卫·M.哈兰德《火星》弗朗西斯·罗卡尔《赶往火星》罗伯特·祖布林 《我们为什么要去火星？》斯蒂芬 彼得拉内克 《火星探测的主要科学问题》欧阳自远《火星移民指南》诺伯特 克莱弗特 《太阳系度假指南》奥莉维亚·科斯基 《太空旅行指南》尼尔·F.科明斯
【火星|火星，太阳系唯一“像地球”的天体，中国为什么非去不可？】本文系时差岛原创内容【未经授权 · 请勿随意转载】
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