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由于火星与地球是近邻，因此人类对它一直情有独钟。自1962年以来的40多年间，美苏及俄罗斯先后向火星发射了34个各类探测器，但2／ 3的探测器最终“壮志未酬”，以失败而告结束。成功完成任务的航天探测器帮助人们扩大了对火星的认识。就在40年前，部分天文学家还坚持认为，火星表面生长着厚厚的植被。直到上世纪60年代，美国航空航天局发射的太空探测器从太空传回火星表面光秃秃的图片后，人们才不再相信火星上生长有植物的说法。
火星每两年绕太阳公转一周。从地球向火星发射探测器的最佳时机，一般每26个月才出现一次。如在此时把探测器送上，不仅可以缩短行程，还可以节省能源。
2003年、2005年等都是向火星发射探测器的机会。为此美国及欧洲都安排了一系列的探测活动，其中包括在2007 年的火星取样回送试验，2011 年的发射正式火星取样回送探测器等，从而在全球兴起一个新的火星探测高潮。此外， 2009年美国和意大利有可能联合进行一项火星探测任务，美国同俄罗斯也有可能合作进行火星的探测。
21世纪火星计划：
2001年奥德赛动身出发
美国原本准备发射一对包括轨道器和着陆器在内的探测器，但因2000年火星气候轨道器和火星极区着陆器的 “全军覆没”，故只保留了一颗轨道器，名为“奥德赛”。在以后的两年半时间里，奥德赛将进行测绘火星表面、测量环境和了解载人飞船登陆火星甚至人类定居火星等有关的问题。
2003年美欧日分头行动
2003年，火星探测高潮迭起。美国研制的两辆完全相同的火星探测漫游车先后在6月间出发，并将于2004年1 月份先后在火星表面的不同地点着陆。两辆漫游车的工作寿命可长达3个月，车上安装了包括全景相机、显微相机、热红外光谱仪和能够识别含铁矿物及测量岩石土壤元素的光谱仪等在内的科学仪器。
欧洲也在2003年利用俄罗斯火箭，发射他们的第一颗火星探测器—“火星快车”。紧接着，美国又先后发射了 “勇气号”和“机遇号”火星探测器。此次对火星的探测，是迄今为止对火星上的水和生命迹象最为彻底的一次搜索。这样一来，届时有3辆火星车同时出现在火星上。同时，日本的希望号轨道器在经过漫长5年多的飞行后，也将在2004年1月份进入火星轨道。此轨道器主要研究火星上层大气及与太阳风的互相作用。
2005年侦察轨道器上路
美国这年将发射的火星侦察轨道器，能对火星表面上 20～40厘米大小的物体进行成像。其主要使命是为2007年试验取样回送技术先行一步。
2007年取样回送拉开序幕
这一年要发射的探测器，包括由美国研制的一个带有智能的着陆器和一个体形更大、能力更强的漫游车，以及法国提供的一个样品回送轨道器。意大利将提供一颗专用通信卫星，用以把火星表面探测器采集到的大量科学数据中继传回地球。
2009年美意合作发射轨道器
这一年是火星探测器发射的“淡季”。意大利可能会和美国宇航局一起在这一年发射一颗轨道器。
2011年开展取样回送任务
这一年是开展火星取样回送任务的最早机会。按计划，从火星表面取得的样品飞行器将不进入地球大气层，而由它上面的一个小飞行器带着样品罐进入地球大气层借助降落伞着陆。
美国是这样设想的，在阿波罗登月50周年即2019年以前，实现载人火星飞行。之后，在火星上建立初步的驻人基地。到2035年前后，建成永久性基地。但是，火星大气密度只有地球大气的1％，而且主要成分是二氧化碳，氧气极少，也没有臭氧层阻挡太阳辐射。火星表面的重力仅为地球表面的1／3。因此在火星上建立驻人基地之前，必须先要解决空气、水、食物、辐射防护和低重力适应这五个基本难题。...
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