作者:本刊記者 王玲 來源: 發布時間:2012-9-24 15:36:1
火星漫步

 
橘紅色的火星在地球人眼中充滿了神秘。
 
古希臘稱之為戰神,中國古代叫它“熒惑”,有“熒熒火光,離離亂惑”之意。即使到了現代,火星也是科幻小說家的寵兒,“火星人”、“火星語”令人遐想;科學家也對探索火星興致勃勃;“移民火星”的人類夢想更是讓人熱血沸騰。
 
這顆直徑為地球一半,質量為地球1/10的類地星球表面沙丘、礫石遍布,沒有穩定的液態水體,大氣中的二氧化碳多達95%,大氣壓力不到地球平均大氣壓的1%,沙塵懸浮其中,常有席卷全球的塵暴發生。
 
然而這并不能阻擋地球人探索它的熱情。
 
在過去的幾十年里,蘇聯、美國、歐洲紛紛向火星發射探測器。雖然失敗多于成功,但承載著人類夢想的“火星使者”仍然前仆后繼地奔向火星。其中最新的探險者當屬美國宇航局(NASA)的“好奇號”火星科學實驗室(Mars Science Lab)。
 
“好奇號”的名字來自一個小女孩。早在幾年前,NASA就向社會廣泛征集這一探險者的名字。來自堪薩斯州小學的12歲華裔學生馬天琪(Clara Ma)在NASA舉辦的為火星探測器命名的作文比賽中獲得冠軍,得以用“好奇”命名美國下一代火星探測器。
 
“好奇號”的個頭超過了以往任何一個探測器:它長3米,寬2.8米,高達2.1米,輪直徑為0.5米,重達899千克。此外“好奇號”還有著長達2.1米的“手臂”。
 
攜帶多達10個科研儀器的“好奇號”已經開始在火星上辛勤工作,不時向地球上的科學家匯報最新進展,甚至“聆聽”地球上傳來的歌聲,再把歌聲傳回地球。
 
254天,飛越5.67億公里
 
美國東部時間2012年8月6日凌晨1點31分,加州理工學院NASA噴氣推進實驗室里掌聲雷動,在場的科學家無不為“好奇號”完美地按照計劃登陸火星而歡呼雀躍。
 
在踏上火星的地面之前,“好奇號”已經在茫茫星際中旅行了長達254天。
 
時間退回美國東部時間2011年11月26日上午10:02。佛羅里達州卡納維爾角空軍基地一支火箭騰空而起,大地顫動,火光炫目,“好奇號”自此登上長達5.67億公里的漫長旅程。
 
脫離地球引力后,“好奇號”的太空遨游正式開始了。它一邊朝著火星的方向飛,一邊以每分鐘兩周的轉速繞著飛船的軸旋轉,姿態優雅。
 
在太空中遨游的“好奇號”就像一只風箏,牽著它的是一束無形的電磁波。“好奇號”自身的天線和信號發射器通過7~8G赫茲的高頻電磁波與地面上NASA的深空網絡(Deep Space Network)進行“交流”。
 
這個龐大的國際天線網絡由三處呈120度分布的深空通信設施組成:一處在美國加州的戈爾德斯通,位于巴斯托市附近的莫哈維沙漠之中;一處位于西班牙馬德里附近;另一處位于澳大利亞的堪培拉附近。從起飛到著陸,“好奇號”的一舉一動都盡收深空網絡的“眼底”。
 
深空網絡系統實時監測“好奇號”的身體健康情況,調整飛船上的太陽能電池帆板方向,也在必要的時候調整飛船的軌道,防止飛船“誤入歧途”。
 
2012年1月12日,地面上的科學家第一次對“好奇號”的軌道作了微調。由于完美的表現,預期中的6次調整機會最終只用到了4次。
 
一路飛行的“好奇號”需要的大部分電能來自飛船的光伏電池陣列。這個總面積超過12.8平方米的光電轉化帆板如果滿負荷在地球上運行,發電功率高達2500瓦,輕松超過飛船用電需要。即使在“好奇號”接近火星離太陽最遠的時候,電池陣列功率也至少能夠達到1080瓦。
 
“好奇號”還攜帶了多任務熱電發生器(MMRTG)提供充電,這個以4.8千克的钚-238氧化物為燃料的核電池能夠為飛船提供電力供應,反應產生的能量使“好奇號”不至于在火星的寒夜里“凍僵”。
 
和核武器的反應不同,即使“好奇號”不幸撞上火星,MMRTG也不會發生爆炸,不會將有害物質泄露到火星表面。
 
“生死7分鐘”
 
在抵達火星表面之前的45天,“好奇號”已經開始積極“熱身”:預加熱一些儀器元件,升級自控元件參數(降落過程需要“好奇號”自主控制),告知“好奇號”相對火星的位置等等。
 
當“好奇號”進入火星大氣層的時候,它的速度高達5900米每秒,經過短短的7分鐘之后,“好奇號”要著陸在火星表面,是非常大的挑戰。
 
為了迎接“好奇號”的到來,NASA特意調整了圍繞火星飛行的奧德賽(Odyssey)衛星的位置,“如果不對Odyssey的位置進行調整,‘好奇號’登陸兩分鐘后它才能抵達其上空,”NASA表示,“為了能夠快點得到‘好奇號’登陸的消息,我們決定讓Odyssey提前6分鐘到達‘好奇號’著陸上空。”
 
Odyssey擔此重任也不是沒有原因。當“好奇號”落到火星表面時,地球相對于火星已經“落下”,“好奇號”自身發出的信號不能直接被地球深空網絡接收;Odyssey已經在火星上空工作了11年,時間比其他的繞火星衛星都要長,很適合扮演信息中繼站的角色。
 
經歷了“生死7分鐘”的“好奇號”終于平安降落在了位于火星赤道地帶的蓋爾隕石坑的底部,這個154千米寬的隕石坑大小與科威特相仿。
 
不辱使命的Odyssey立即將成功著陸信息傳送至澳大利亞堪培拉的大型射電天線,當地球上的科學家在美國太平洋夏令時8月5日22:31確認時,距離“好奇號”踏上火星表面已經過去了13.8分鐘。
 
“好奇號”抵達火星的第一件事情便是傳回地球一張自己的“自拍”照——一只車輪,向世界宣告自己已經踏上火星的領土。
 
雖然和計劃登陸地點稍有偏差,但還不至于妨礙“好奇號”的進一步工作。在接下來的日子里,“好奇號”不斷向著目的地前進,那是隕坑附近的一座5500米高山,在此可能勘察到豐富的巖層。
 
正如它的名字一樣,“好奇號”也在不停地探索沿途奧秘,拍攝沿途“風光”,不斷地向地球上的人們反饋信息。
 
尋找生命
 
幾乎沒有科學家會期待“好奇號”在火星上發現活著的生物甚至是傳說中的“火星人”。
 
“‘好奇號’登陸火星確實是令人振奮的事情,它的主要任務是分析火星土壤巖石中的元素,看看火星過去是否真的有生命存在,以及利用發現的物質和元素來理解火星的歷史,”美國夏威夷大學天文研究所教授Nader Haghighipour說,“這對更進一步理解太陽系的水星和地球形成及歷史很有意義。”
 
別名為“火星科學實驗室”的“好奇號”比以往任何一個火星探測器的采樣分析能力都要強,是迄今為止送往火星的最為專業和先進的儀器:“好奇號”的機械手臂備有鉆頭,可鉆入巖石內部采集樣本,并在機身內進行化驗,在10分鐘的快速檢測中,能精確探知巖石中含量低至1.5%的成分。如果時間足夠長,它就能夠探測到含量在0.0001%的物質成分。
 
碳基化合物是“好奇號”尋找的重點物質之一,畢竟在地球上,碳基化合物是生命的基本組成物質,當然它對于硫、氯、溴等與鹽的生成密切相關的物質敏感度特別高,可看出是否曾經與水發生過作用。
 
在Nader教授看來,如今在太陽系可居住地帶外側邊緣的火星可能很久以前處于太陽系可居住地帶。“太陽系可居住地帶范圍為何縮小,使火星變得不再適合生存,是一個很有意思的事情,這也是人們對于‘火星人’非常感興趣的原因之一。”
 
火星過去非常有可能存在生命,這個現在變得不宜居的星球到底發生了什么,無疑是科學家們最為關注的。
 
NASA太空生物學研究所的Karen J. Meech博士對火星上的水很感興趣,“要知道,水是我們已知生命所必需的物質,火星上的水是怎么來的?地球上的水是否和火星上的水來自同一地方?”
 
美國對于火星探測還有更大的雄心,期望2030年將宇航員送上火星,“好奇號”的職責也包括考察火星環境,為下次的載人任務提供準備。“但在火星上真正生活還是很困難的,要知道火星上還沒有資源,從地球上帶上生存必需物資不論是技術上還是資金上都難以承受。”Nader 感嘆。
 
火星只是人類探索外太空的一個節點,“或許在我們的有生之年能夠發現外星生物的信號,可能他們和我們相反,只利用右旋氨基酸來組成生命,或者是我們想象不到的存在形式,”Karen說,“畢竟我們只熟悉與我們類似的生命形式,我們只能依據我們的常識來尋找生命。”■
 
《科學新聞》 (科學新聞2012年第9期 文化)
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