7月23日，由长征五号遥四运载火箭搭载的“天问一号”火星探测器，从海南文昌发射升空，飞向火星。“天问一号”将于明年春节左右在火星着陆。

    今天老多就和大家聊聊关于火星的故事。人类在很早很早的时代就开始仰望星空，而且很早就发现，夜空中除了有无数的繁星以外，还有几颗穿行于繁星之间的漫游者——行星，最早被发现的行星有水星、金星、火星、木星和土星。其中火星是最引人注目的一颗行星，后来好几个科学的发现都出自对火星的观察。为什么这么关注火星呢？

    首先行星是怎么被发现的呢？古人经过长期的观察发现，太阳月亮总是沿着一条看不见的线在移动，又经过很长很长时间的观察，人们又发现夜空中有几颗星星似乎也沿着这条看不见的线穿行于繁星之中。于是屈原在他著名的诗篇《天问》中问道：“遂古之初，谁传道之……日月安属，列星安陈。”逐渐人们发现，日月列星安陈之线就是黄道，有了黄道日月列星的运动就有了固定的参照物，于是日月列星的行踪被发现。

    火星为什么最受关注，原因是火星的行踪十分怪异，它一会快一会慢，有时还会停，甚至会倒退。古人奇怪极了。中国古代把火星停下来叫“守”，讲究天人合一的中国人觉得，天上火星守，地上肯定要坏事儿！比如《星经》在描述心宿时这样写：“火星守，地动，守二十日，臣谋主。”火星的奇怪现象不但中国人，西方人也早就发现了。西方古代虽然也迷信，但古希腊留下玩几何学的传统。于是公元前3世纪发明圆锥曲线的阿波罗尼奥斯，他用几何学的方法去解释火星为什么一会快一会慢。那时候西方的宇宙观是地心说，地球是宇宙的中心，所有星星都以正圆形轨道运行。他认为，地球不在圆的正中心，而是偏心，这样，在地球上看火星就会一会快一会慢了。阿波罗尼奥斯解释了快慢的问题，停和倒退的问题没有解释。于是这个问题变成了接力棒继续往后传。公元2世纪传到托勒密那里，托勒密的解释仍然不令人满意，然后16世纪接力棒传到了哥白尼那里，哥白尼提出了日心说，不过日心说还是没有彻底解释清楚这个难题，接力棒继续往下传。

    16到17世纪伟大的开普勒来了，他接过阿波罗尼奥斯、托勒密、哥白尼理论的接力棒继续琢磨，他用自己师傅第谷对火星极其精密的观察记录，发现椭圆形轨道的行星运动三大定律。接着在17到18世纪接力棒传到牛顿手里，牛顿在《自然哲学的数学原理》中，把三大定律变成了万有引力定律的数学公式，从此火星运行的秘密被彻底揭开。

    不过人类对火星的科学探索一直没有停止。下面我们再聊聊怎么飞向火星。火星是太阳系从里往外数第四颗大行星，火星在地球的外面，地球和火星都以椭圆形轨道围绕着太阳旋转。地球转一圈是一个地球年，火星转一圈是687天，也就是差不多两个地球年。地球和火星在太阳系的相对位置，地球和火星在太阳两边时叫合，在太阳同一侧时叫冲。从地球飞向火星，首先要考虑计算出最短的航程，以最少的燃料到达火星。另外，因为两个星球都在不停地旋转，相对运动中发射火箭，就像用枪打飞靶，扣动扳机的时机很重要。还有一个问题是地球和火星处在两个轨道平面上，飞向火星还要考虑如何从地球轨道转移到火星轨道。关于这些问题，一位叫霍曼的德国工程师在1925年计算出了霍曼转移轨道方法。根据霍曼的方法，火箭飞向火星的发射窗口，是在火星冲以前大约100天，火箭到达火星是在合的位置。而2020年10月13日将发生火星大冲，所以“天问一号”提前差不多100天，于7月23日发射。“天问一号”到达火星需要飞行大约6个月，当它到达火星时，火星已经运行到太阳另一侧合的位置了。

    科学探索的接力棒还在继续传递，直到永远。

    （作者李建荣，笔名老多，科普作家，文津图书奖、中国科普作家协会优秀科普作品奖获奖作品《贪玩的人类》系列作者）