齐奥尔科夫斯基和戈达德都是富有想象力的人（戈达德年轻时曾读过威尔斯的着作，并且深为洛韦尔的演讲所激动）。因此空间火箭应用的早期设想中包括建立一个空间科学站，用于从高空监测地球，并用作研究火星生命的探测器。所有这些梦想如今都已经实现。
设想一下，你是某一个相当遥远的行星的来宾，不带任何成见地飞向地球。距地球越来越近，观察越来越细，你对这个星球的看法也会逐渐改变。这个星球上有居民吗？你根据什么作出判断呢？如果存在智慧生物，他们可能已经建造出在几公里的范围内具有高衬比的工程结构。当光学系统和离地球的距离能提供1公里的分辨率时，这些结构就能被检测出来。但即使达到这样的分辨率。看起来地球仍然像是绝对的不毛之地。在我们称为华盛顿、纽约、波士顿、莫斯科、伦敦、巴黎、柏林、东京和北京的地方，完全看不出有生命或者叫做智慧生物的迹象。如果说地球上存在着有智慧的生物，那么，他们基本上没有把地球的外观改造成有规则的、具有1公里分辨率的几何形状。
但是，如果把分辨率提高10倍，开始可以看到小至直径100米的范围时，情况就大大改观了。地球上的许多地方就会突然变得具体、清晰了，就会显现出方形、矩形、直线和圆形的清晰图像。这些图形实际上就是有智慧的生物的工程艺术品：道路、公路、运河、农场、城市街道。这样的图形揭示了人类对欧氏几何和领土主义两种孪生的情感。在这样的分辨率下，就能在波士顿、华盛顿和纽约看到智慧生物的活动。而分辨率达到10米时，被加工过的地球表面景象便真正赫然可辨了，人们正在忙忙碌碌之中。不过，上述景象都是摄于白昼，黄昏或夜晚则又是一番景象：利比亚和波斯湾油田的熊熊烈焰，日本远洋捕鱼船队的深海灯光，大都市明亮的灯光。假如我们能把白天的分辨率进一步提高到1米，那么我们就能分辨出单个生物体，可以分辨出鲸、母牛、火烈鸟和人等。
地球上智慧人类的活动首先通过其建筑物的几何规则性来显现。因此，如果确实存在洛韦尔的运河网，则火星上有智能生物居住的观点就同样是令人叹服的了。这是因为，如果从火星轨道拍摄的火星照片上能发现生命活动，那么它的大部分表面必定被改造过，而技术文明的产物——运河建筑也许是最易于检测到的目标。但在无人驾驶飞船发回的无数火星照片中，除了一两幅莫名其妙的图片外，没有发现任何这一类的目标。不过，许多其他的可能性还存在，包括从大型的动植物到微生物，到已经灭绝的形态，以至到火星上从古至今从来就不存在任何生命等等各种可能性。与地球相比，火星距太阳较远，因此温度要低得多。火星上的空气很稀薄，而且主要由二氧化碳组成，只有一些分子氮和氢，以及极少量的水蒸气、氧气和臭氧。在那里不可能存在敞露的液态水，因为大气压太低，即使冷水也会迅速沸腾而汽化，恐怕只有在土壤的孔隙和毛细管中有极少量的液态水。而氧气含量之低远不能满足一个人的呼吸需要。臭氧的含量也低得可怜，以致能杀菌的太阳紫外线畅通无阻地照射到火星表面上。在这样险恶的环境下，还能有什么生物可以生存下去吗？
为了回答这个问题，许多年前我和我的同事制作了模拟当时所知道的火星环境的试验舱，把地球上的微生物接种到实验舱内，然后观察是否有任何生物能生存下去。我们把这样的试验舱很自然地叫做火星罐。试验舱的温度保持在与典型的火星环境相近的范围内，即在正午时略高于0℃，而在破晓前约-为80℃之间循环。舱内气体也主要由CO2和N2组成，保持缺氧的状态，用紫外灯重现太阳光的高通量。除了润湿沙粒表面极薄的一层水外，也不提供任何液态水。只过了一个晚上，有些微生物就冻死了，并且再也没有苏醒过来。由于缺氧，其他微生物也陆续喘息而亡，有的死于干渴，有的则死于紫外线。但是，总有数量可观的一些地球微生物在缺氧条件下也能生存，当温度降得太低时，它们就暂时处于休眠状态。它们能藏在小石下或隐身于薄沙层之下，以躲避紫外光的照射。在另外一些实验中，当供给少量液态水时，微生物又能照常繁殖生长。既然地球上的微生物都能经得住火星环境的考验，那么假如火星上有微生物，它们的适应本领也必定更巧妙。不过，究竟如何，我们必须亲自去看看才会明白。
在无人驾驶星际探险方面，苏联一直保持着很活跃的势头。每隔一二年，行星间就会出现最有利的相对位置，根据开普勒和牛顿所阐明的物理学原理，这时向火星或金星发射宇宙飞船能量消耗最少。60年代初以来，苏联几乎没有错过这样的发射机会。苏联人的不懈努力及其工艺技术终于结出了硕果。苏联共有5艘飞船，即“金星8”号至“金星12”号，都先后在金星表面着陆，成功地从金星表面发回了大量资料。这些飞船能穿过如此高温、高密度和有很强腐蚀性的金星大气层，其成就是不可否认的。尽管做过多次尝试，苏联飞船涉足火星却未成功。至少初看起来，火星似乎更友好些，那儿的温度不高，大气层也稀薄得多，气体也较柔和，此外还有极冠。明亮的淡红色天空、巨大的沙丘、古老的河床、陡峭的山谷，还有我们已经探明的太阳系中最大的火山结构，以及赤道附近温和的夏日。相对金星而言，火星的环境更接近于地球。
1971年苏联的“火星3”号飞船进入火星大气层。从飞船自动发回的无线电资料判断，“火星3”号飞船在进入大气层时，成功地打开了着陆系统，且准确地向下调整了防烧蚀护罩，适时地打开了巨型降落伞，并在接近火星表面时成功地点燃了减速火箭。根据“火星3”号发回的资料，它在这颗红色星球上的着陆应该说是成功的。但是在着陆后，飞船却向地球发回20秒钟没有图像的电视片段，随之就神秘地消失了。1973年发射的“火星6”号着陆器也发生了与此十分类似的情况，这次是发生在着陆后不到1秒钟的时间内。这究竟是在哪里出了毛病呢？
我所见到的第一幅“火星3”号的图片是在一枚苏联邮票上（面额为16戈比）。它描绘了飞船正穿过某种紫色浊流而降落的情景。在我看来，邮票的作者是想说明火星上存在尘流和飓风，因为“火星3”号当时是迎着巨大的尘暴进入火星大气层的。我们从美国的“水手3”号发回的资料证实，火星表面附近的风速超过每秒140米，这比火星上声速的一半还高，正是巨大的尘暴产生了这种高速风。我们和我们的苏联同行都认为。可能正是这种高速风使“火星3”号飞船无法张开降落伞，结果，虽然它在垂直方向的着陆很和缓，但在水平方向上却具有致命的高速度。飞船在大型降落伞没有张开的情况下降落时，特别易受水平风的伤害。“火星3”号在着陆后可能弹跳了几下，接着撞上了岩块或火星表面的其他凸出物而倾翻，结果，无线电与载波总线失去联结，发射机失效。
然而，“火星3”号为什么会钻进巨大的尘暴中去呢？要知道，“火星3”号的飞行程序在发射前就已经严格地制定好了。在它离开地球之前，它的每一步飞行动作都已存入飞船计算机。因此，即使弄清了1971年发生的那次大尘暴的猛烈情况，也不可能再去改变计算机的程序了（用宇宙探险的行话来说，“火星3”号的飞行程序是预编程序，而不是自适应程序）。“火星6”号的通讯中断更加神秘莫测。该飞船进入火星大气层时，火星上并没有发生全球性的尘暴，也没有理由怀疑在着陆点发生了局部的尘暴（有时会发生这种局部尘暴的），也许在着陆的一刹那飞船发生了技术故障。但也许是在火星表面上存在某种特别危险的东西。
苏联飞船在金星着陆成功，但在火星着陆失败这两件事自然使我们对美国的“海盗”号的发射多少有些担心。原来曾非正式地计划要在1976年7月4日，即美国建国200周年纪念日，让“海盗”号的一个着陆器在火星表面软着陆。和苏联飞船一样，“海盗”号的着陆器也包括一个防烧蚀护罩、一个降落伞和几枚减速火箭。由于火星大气层的密度只及地球的百分之一，在“海盗”号进人火星稀薄的大气层时，为了使着陆器减速，使用了一个直径18米的特大型降落伞。由于火星大气如此稀薄，如果“海盗”号在高处着陆，就没有足够的气体来制动着陆器，结果会使飞船跌得粉碎，因此需要选择一个低洼的着陆点。从“水手9”号飞船发回的资料，以及地面雷达的探测结果来看，我们知道有许多这样的区域。
为了避免“火星3”号同样的命运，我们把“海盗”号的着陆选在风力最小的地点和时间，会毁灭着陆器的大风可能强到足以把尘土扬离火星表面。因此，如果我们所选择的着陆点经过核实没有活动的浮尘，那么我们至少可以有把握地确保风力不会太大。“海盗”号着陆器在进入火星轨道时，先不与轨道站分离，而等候轨道站对着陆点进行勘察之后才开始降落。我们通过“水手9”号发现，火星表面亮区和暗区图案的变化都发生在大风之际。假如轨道站发回的照片表明发生了那种图案的变化，我们当然不会认为着陆点是安全的。但是我们也不可能有百分之百的把握。例如，假设着陆点的风力非常大，把表面浮土都刮走了，其后在那里又出现大风，我们就无从知道了。火星比不得地球，详细天气预报的可靠性当然要差得多（诚然，“海盗”号飞行的众多使命之一就是要加强对这两颗行星天气的了解）。
由于通讯和温度方面的限制，“海盗”号可能无法在火星的高纬度区着陆。无论在南半球还是在北半球，过于靠近极区（超过45°或50°），飞船与地球之间的有效联络时间以及飞船避免极低点的时间，都十分短暂。
我们不希望在一个过于粗糙的地方着陆，因为那可能会使飞船倾覆甚至毁坏，至少准备用来采集火星土样的机械手可能被卡死，或者悬离表面1米的高处而无用处。同样，我们也不希望降落点过于松软。倘若飞船的3个着陆架深陷在疏松的泥土中，各种讨厌的后果就会接踵而至，其中包括取样机械手无法转动。但是，我们也不希望着陆点太坚硬，如果降落在一片坚硬的火山岩地面上，没有粉状的表层物质，机械手也无取到对计划中的化学和生物实验至关紧要的样品。
当时可能得到的最佳火星照片来自“水手9”号轨道站。即使如此，其摄取的图像也未能优于90米（约100码）的范围。“海盗”号轨道站发回的照片也没有多大的改进。在这些照片中，1米（3．281英尺）长的石头是完全无法分辨出来的，而约1米长的石头却能给“海盗”号着陆器造成灾难性的后果。同样，照片也无法检测出又深又软的尘土。幸运的是有一种方法能使我们确定可能的着陆点的粗糙度或松软度，那就是雷达。很粗糙的地方会使来自地球的雷达波束发生散射，因而反射率很低，甚至在雷达屏幕上呈现一片漆黑：而很疏松的地方沙粒间的间隙很大，也会使反射减弱。我们还无法区分粗糙地点或松软地点，但在选择着陆点方面幸好并不需要去区分它们。我们知道，这两种情况都同样是危险的。初步的雷达探测表明，火星表面有四分之一到三分之一的地区对雷达波没有反射，因此都是“海盗”号的禁区。话又说回来，并不是整个火星表面都能用地球上的雷达探测到的，雷达所能探测的只是北纬25°到南纬25°之间的条带，而“海盗”号轨道站自身又没有勘测火星表面的雷达检测系统。
着陆点的限制条件实在太多了，诸如着陆点的地势不能太高，风力不能太大，地面不能太硬也不能太软或太粗糙，离极地也不能太近。显然，我们不知火星上是否有这样的地点能同时满足所有上述的安全标准，我们也没有能找到令人满意的着陆点。
一旦把“海盗”号轨道站——着陆器的结合体送上火星轨道，它在火星上着陆的纬度就无法再改变了。如果其近地点是在火星的北纬21°，着陆器就只能在北纬21°着陆，但通过等待在其下方的火星转动，可以在任意的经度上着陆。正因为如此，“海盗”号的科学家选择了好几个有希望的着陆地的纬度。为“海盗1”号选择的是北纬21°，主着陆点是在称为“克雷斯”（希腊语，意为“黄金之地”）的地区，该地区靠近4条蜿蜒的水道交汇处，这些水道被认为是在火星历史前几个世纪由流水冲蚀而成的。看来，“克雷斯”符合上述全部标准。但是，雷达观测的是“克雷斯”附近的区域，而不是“克雷斯”着陆点本身。由于地球与火星几何位置的关系，对“克雷斯”的第一次雷达探测只是在计划的着陆日期前几周才进行的。
为“海盗2”号选择的着陆点是北纬44°，主着陆点为“赛多尼亚”。之所以选择这个地点，是因为根据理论推断，这里极有希望存在少量的液态水，至少在火星一周年中的某些时候是如此。由于预先进行的“海盗”号生物实验的对象是适应液态水环境的生物，一些科学家认为，在“赛多尼亚”着陆会大大增加“海盗”号发现生命的机会。也有人认为，在火星这样一个多风的星球上，如果存在微生物，那就应该到处都有。看起来这两种观点都有道理，难分高低。然而，显然无法对北纬44°进行雷达探测，而且让“海盗2”号进入高纬度区，我们将不得不面对巨大的失败危险。还有人认为，如果“海盗1”号着陆成功，而且运行情况良好，那么“海盗2”号将能承受更大的危险。对于花费超过10亿美元的这种飞行的命运，我本人是十分保守的。我不禁设想到飞船在“赛多尼亚”刚一着陆就不幸发生碰撞。一种关键的仪器因而发生故障。为了增加“海盗”号着陆点选择的余地，我们在南纬4°附近的雷达可探测区，另外选择了几个在地质上与“克雷斯”和“赛多尼亚”大不相同的着陆点。“海盗2”号究竟在高纬度区还是在低纬度区着陆的问题，直到最后一刻才确定下来：选择了与“赛多尼亚”同一纬度，地名本身就是充满希望的地点：“乌托邦”。
