你把帐篷系在货车车顶，孩子们绑在后座上，然后你就上路了。营地在哪里？你知道它在怀俄明州的某个地方，但你只有一张公路地图和一张漂亮的照片可以参考。瞧——有一个篝火坑，一些松树，远处还有一座不显眼的山。孩子们随时都可能开始尖叫。
负责规划火星之旅的美国宇航局科学家也面临着类似的缺少信息的问题。三艘轨道飞行器已经绘制了这颗行星的地图，三辆漫游车也已经在微小的地形斑块上缓慢移动。然而，科学家仍然没有足够的数据来为未来的机器人或人类探险家选择理想的目的地。火星是一个很大的地方——它的表面积与地球的表面积相同，只是没有海洋。在哪里最容易找到火星生命的证据？水可能潜藏在地下什么地方？更实际地说，下一艘着陆器如何避免撞上巨大的巨石？为了回答这些紧迫的问题，科学家需要比他们迄今为止收集的数据多出指数级的数据。
收集这些数据是火星勘测轨道飞行器（MRO）的任务，这是一艘重4800磅的探测器，目前正在红色星球周围的椭圆轨道上运行。“我们希望能够获取背景并放大，”加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室的MRO项目科学家理查德·祖雷克说。第一步是进入行星周围紧密的圆形轨道。这艘航天器正在使用一种创新的技术，称为空气动力制动，它穿越稀薄的高层大气，利用空气动力阻力来微调其轨道。如果MRO在此过程中没有被烧毁，到本月底，它将开始以前所未有的细节收集火星表面的图像（此处显示的图像是NASA在MRO首次抵达火星时发布的一小部分预览）。它将捕捉到小至一英尺的特征，深入地表几码以揭示隐藏的沉积物，探测大气层，并收集从可见光到红外光的各种颜色图像，以揭示地表矿物的性质。“所有这些都是为了更好地从科学上理解这颗行星，”祖雷克说，“同时也是为了确定下一批登陆任务可以以最佳方式利用的地点。”
MRO的核心是重达150磅的高分辨率成像科学实验（HiRISE），这是有史以来送往地球轨道之外的最大、功能最强大的相机。它以每秒2.2英里的速度在火星表面上方200英里处疾驰，将比商业卫星在地球上显示给我们更精细的火星表面细节，在地球上，相机必须在地面上方两倍的距离飞行以避开我们行星更厚的大气层。HiRISE将只聚焦于地表1%的区域——与其它高分辨率轨道相机宽度相似——但将以下一代最佳火星相机五倍的分辨率放大。HiRISE的一项任务是仔细检查七个潜在的着陆区，以寻找是否存在大量大于约三英尺宽的岩石，这些岩石可能在着陆时损坏航天器。HiRISE提供放大功能，背景成像仪（CTX）相机将提供大图。CTX将以每像素20英尺的分辨率拍摄20英里宽的表面区域，这比访问过红色星球的任何其他轨道绘图仪都高。
最大的奖赏是过去或现在生命的证据。在寻找它时，MRO将搜寻那些水在表面地质中发挥作用或可能仍然隐藏的区域，也许是脏雪。一台好的高分辨率相机可以发现峡谷、河道和可能由水形成的其他特征。但要确定这些特征是如何形成的——它们是由二氧化碳喷流还是由温和的泉水形成的？——则需要分析留下的矿物质的能力。这就是火星复杂勘测成像光谱仪（CRISM）的任务。CRISM将以545种不同的波长（反射光的完整光谱）捕捉图像，以揭示地表矿物的化学指纹。
“HiRISE 是为了观察地表特征的形状而建造的，所以它收集所有光线并将其用于空间分辨率，”CRISM 项目科学家斯科特·默奇说，“我们必须在更大的区域收集光线，这样我们才能将其分成许多不同的颜色。”这些颜色数据将向科学家揭示粘土、硫酸盐和其他可能从古老湖泊中沉淀出来的矿物质的存在。它还将提供迄今为止最详细的全球地质分层信息，这是弄清楚火星数十亿年来如何演变的关键之一。
MRO的眼睛不仅会检查表面，还会检查其上方和下方。浅层雷达实验将探测火星表面30英尺或更深的地方，以探测埋藏的水冰；另一个仪器，一个红外辐射计，将监测沙尘暴和其他大气扰动。探测器本身将充当一个仪器，测量二氧化碳的行为，二氧化碳在火星上以气体和“雪”的形式存在。诀窍是探测行星重力场中发生的微小波动，这些波动是由于二氧化碳的质量在大气层和地表之间移动而产生的。地球上的工程师将持续跟踪MRO发出的无线电波束，并监测其多普勒频移——由探测器微小移动引起的无线电波的拉长或压缩。通过排除探测器运动的所有已知原因（从它围绕火星的飞行路径到地球上跟踪站所在地壳的运动），工程师可以分离出由火星雪或雾霾循环引起的扰动。
“我们可以测量重力场中十亿分之一的变化，”麻省理工学院地球、大气和行星科学系主任兼重力测绘团队负责人玛丽亚·祖伯说，“这足以告诉我们夏季和冬季之间的区别。”祖伯和她的同事们首次在火星全球勘测者号上进行了重力场测量实验，现在他们准备拼凑出详细的大气勘测。“当我们说要这样做时，没有人相信我们。但我们还是做到了。”
MRO 的任务将于 2008 年 11 月完成，届时它将发回 30 到 50 兆兆字节的数据——是任何先前轨道飞行器的 10 倍，是美国国会图书馆所有文字信息量的两倍。届时，美国宇航局将准备一个新的漫游车，火星科学实验室，以解决下一轮谜题。“每次我们以更精细的细节观察火星时，我们都会看到新的现象，改变了我们对这颗行星今天状况以及它如何变化的看法，”祖雷克说。如果幸运的话，MRO 将发现几个不错的露营地点。
