在太阳系行星探测的历史中，火星一直是备受关注的一颗类地行星。寻找火星过去和现有的生命，探索生命的起源始终是人类梦寐以求的目标。
《火星探测征程》从火星探测工程的目的出发，详细论述了火星探测活动的各个方面。除火星概貌、火星探测目标和火星探测技术综览外，还详尽地叙述了人类火星探测的艰辛历程，通过不懈努力取得的丰硕成果以及未来火星探测的前景。为了充分借鉴前人的经验教训，本书详细论述了50多年来人类火星探测活动中出现的40多起典型故障案例，期望能够为我国的火星探测工程起到一定的借鉴与启示作用。
本书可为从事太阳系行星科学理论研究的人员、空间探索领域的工程技术人员，以及对深空探测有兴趣的科学爱好者提供有价值的参考。
火星是地球的近邻，并且是和地球最为相似的行星，因此自古以来就一直受到人类的密切关注。火星的形成年代和地球相近；轨道面与地球公转轨道面接近于共面；它的自转方向和地球相同；自转周期和地球非常接近；其赤道平面与公转轨道面之间也有一个和地球极其相似的倾角，因此它也存在着和地球类似的四季变化；火星的直径只有地球的约1/2，四周也有大气层包围着，只是比地球大气层稀薄得多。
人类对于火星的观测始于1608年，即在天文望远镜发明之后不久。借助望远镜，可观测到分辨率为100~200 km的火星表面特征。观测发现，火星表面有模糊的暗亮斑纹。此外，一个非常有趣的现象是火星两极还有白色的极冠现象，随着季节的变化，极冠面积会增大或缩小，就像地球上南北两极的积雪和冰山一样。1877年夏，意大利布雷拉天文台台长夏帕雷里发现火星表面有一些狭窄的暗线，还有一些较大面积的暗区，很像是一些海峡连通着宽阔的海洋。于是他把这些暗线叫作Canali，在意大利语中的意思是“沟渠，水道”。但是这个发现经过新闻媒体宣传后，就变成了火星上有运河，因为英文Canal的意思是人工挖掘的运河。于是火星上有运河的消息很快便轰动了全球。后来人们用更大的望远镜观测，发现所谓的“火星运河”是由许多孤立的形状不规则的暗斑所组成，而不是运河。虽然火星被证实不存在运河，可是这并没有彻底改变人们对火星上有生命存在的看法。
进入航天时代以来，火星很快就成为人类探测太阳系行星的重点。世界各国发射的火星探测器已越来越先进，探测的成功率和探测精度也不断提高，火星探测事业取得的重大成就使它的面貌逐渐为人们所熟悉。在科学技术高速发展的今天，对太阳系的起源与演化、地球的起源与演化、生命的起源与演化等自然科学基本问题的研究逐步深入，作为这些研究工作有力的旁证，火星探测的特殊地位已愈来愈被人们所确认。20世纪90年代以来，以美国为代表的航天大国掀起了火星探测活动的第二个高潮。
空间时代的来临，揭开了这颗红色星球的神秘面纱，书写了人类探测火星的新篇章。截至2012年底，人类共进行了41次火星探测任务，其中苏联/俄罗斯20次，美国19次，欧洲和日本各1次。
早期的火星探测任务数量很多，但技术上不够成熟。从1960年到1964年短短5年中，美国和苏联共发射了8颗火星探测器，前6次任务均以失败告终。第7颗火星探测器——美国的水手4，是第一颗成功的火星探测器。在飞越火星的过程中，它成功地发回了21张照片，首次向人类展示了与月球类似的荒芜的火星表面。1971年，苏联的火星3在火星表面着陆，成为首个成功着陆火星的着陆器。1975年美国发射的两颗火星探测器海盗1和海盗2在技术上已有较大进步，提供了大量关于火星的数据，使人类对于火星的了解大大超过100多年前的望远镜时代。
进入20世纪90年代以后，美国共发射了11颗火星探测器，其中火星观测者、火星气候轨道器和火星极地着陆器失败，但其他8颗探测器均获成功，包括火星探路者、火星全球勘测者、奥德赛、勇气号、机遇号、凤凰号、火星勘测轨道器、好奇号。这些探测器中既有着陆器也有火星车，它们无论是在尺寸大小还是复杂性都较之前的任务有重大飞跃。2003年欧空局成功发射的火星快车轨道器，和美国探测器进行了密切的配合，也代表了当代先进技术水平。但在这20年间俄罗斯进行的两次火星探测均以失败告终。
与此同时，火星探测的空间合作也取得了重要进展。1993年在德国威斯巴登成立了“火星国际探测工作组”（IMEWG），约有10个空间机构和组织加入这项合作计划。工作组每隔两年在各成员国召开一次会议，在火星探测战略计划和任务部署方面取得了显著的成效。世界上主要的火星探测机构联合成立了火星表面地质观测网。进入21世纪后，人类对火星的探测将继往开来，国际合作更加深入，这将为人类探索宇宙的奥秘，寻找生命的起源，开发、利用太空作出卓越的贡献。
我国航天事业的成就举世瞩目，但行星探测活动刚刚开始，与美、俄、欧相比存在着较大差距，行星探测成为我国航天事业中亟待开发的处女地。2007年，在中俄两国国家元首的见证下，两国国家航天局正式签署了关于联合探测火星和火卫一的协议。这是我国继月球探测后在深空探测领域迈出的崭新一步，其科学意义和工程意义均十分重大。虽然这次发射由于俄方计算机系统故障而失败，但中方的萤火一号火星轨道器研制工作本身是十分成功的，所进行的一系列试验已表明了它的优异性能。在研制过程中取得了极其宝贵的经验，攻克了大量关键技术问题，为未来的火星探测任务奠定了基础。
为了积极配合我国未来火星探测任务的研制，我们编写了《火星探测征程》。
全书共分8章，第1章为火星概貌，介绍了火星的物理、气候和地质地貌特征；第2章叙述了火星探测对生命起源研究的重要意义和火星探测的5个发展阶段；第3章是火星探测技术纵览，扼要地讨论了火星探测轨道与发射窗口、进入下降和着陆、主要技术难题，以及载人火星探测问题；第4章~第8章是本书的重点，其中第4章介绍美、苏两国早期的火星探测历程；第5章逐项详细介绍了20世纪90年代以来各国的火星探测任务；第6章讨论了50多年来火星探测的丰硕成果，包括科学探测成果和工程技术成果；第7章系统分析了历年来火星探测中出现的重大故障和从中取得的经验教训；第8章讨论了火星探测的前景，包括未来十年的火星探测计划和载人火星探测构想；最后还附有世界各国火星探测活动编年表和火星探测故障表。希望本书能够为我国火星探测任务提供有力的借鉴和佐证，促进探测任务的圆满完成；并且能够对我国未来的火星探测发展战略的制定、火星探测技术的发展发挥很好的支撑作用。
本书编写过程中，方宝东、褚英志、赵晨、袁勇、华春、徐劼等提供了大量有价值的原始资料；此外还得到国防科工局系统一司的大力支持和全程指导，在此特表衷心感谢。
第1章 火星概貌
1.1 火星的物理特性
1.1.1 火星的运动特征
1.1.2 火星的物理性质
1.1.3 火卫一和火卫二
1.2 火星大气和气候
1.2.1 大气成分和大气化学
1.2.2 大气结构
1.2.3 云、雾、霜
1.2.4 大气环流和尘暴
1.2.5 极冠与水
1.2.6 火星的气候变迁
1.3 火星地质地貌
1.3.1 火星地貌
1.3.2 火星地质
第2章 探火目的和各个探火阶段
2.1 火星探测最重要的使命是研究生命起源
2.1.1 寻找生物出现前化学现象的证据
2.1.2 寻找过去的生命
2.1.3 寻找现有的生命
2.2 各个探火阶段
2.2.1 飞越和环绕勘测阶段
2.2.2 机器人着陆器和火星车阶段
2.2.3 生物实验室阶段
2.2.4 采样返回阶段
2.2.5 载人探火阶段
第3章 火星探测技术综览
3.1 探测轨道与发射窗口
3.1.1 复杂的轨道设计
3.1.2 有限的发射窗口
3.2 进入、下降与着陆
3.2.1 进入、下降和着陆的挑战
3.2.2 气动外形减速
3.2.3 火星用降落伞
3.2.4 着陆缓冲系统
3.3 火星探测的主要技术难题
3.3.1 制导控制
3.3.2 测控通信
3.3.3 探测器智能自主技术
3.3.4 新型空间电源技术
3.4 载人火星探测
3.4.1 载人探火的基本问题
3.4.2 星际飞行推进系统
3.4.3 载人探火的特需技术
第4章 早期的火星探测（1960—1990年）
4.1 苏联火星号系列和福布斯系列
4.1.1 火星-1960A/1960B
4.1.2 火星-1962A/1962B
4.1.3 火星-1969A/1969B
4.1.4 火星-1
4.1.5 火星-2/3（Mars-2/3）
4.1.6 火星-4/5（Mars-4/5）
4.1.7 火星-6/7（Mars-6/7）
4.1.8 探测器-2（Zond-2）
4.1.9 探测器-3（Zond-3）
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