开车去追火星人!

1895年美国出版了一本新书《火星》,经过整整5章的详尽论证,得到这么一个结论:

“总结起来,经过前面的严谨的推理,我们大体可以认为,我们在火星的地表看到了当地智慧生物活动所留下的印记。我们发现,首先,火星的基本物理环境保证了在火星上面存活着某种形式的生命并非是不可能的;第二,火星地表明显缺乏水,因此如果真是存在火星人的话,他们一定是依靠灌溉来维持生命;第三,火星地表明显地存在一个网络状构造物,清晰地显示为一个灌溉系统;最后,火星地表存在一系列的斑点,我们估计正是作为火星人的定居点的绿洲。”

这本书的作者并不是一个坐在自己屋子里面空想的小说家,而是当时极具盛名的天文观测家-佩斯韦.洛韦尔(Percival Lowell)。他在一生中整整花了15年的时间来观测火星,并写了三本有关火星的书:《火星》,《火星和它的运河》,《作为生命栖居地的火星》。他用来观测火星的是一架24英寸口径的克拉克式望远镜,他作为天文学家的能力也是不容置疑的,因为他是最早追踪与研究冥王星的人之一。当然,今天我们已经知道,洛韦尔的结论是错误的,火星地表的网络状构造物完全是天然地貌,而不是火星人修造的运河。但是火星人,却一直是人类幻想最长久的主角之一,以至于一旦我们获得了太阳系旅行的能力,最迫不及待的目的地,就是火星。

2003610日美国东部时间101358分,在佛罗里达的卡纳维拉尔角,一枚德尔塔2型火箭搭载着勇气号火星漫游车发射升空。这辆长1.6米、宽2.3米、高1.5米﹑重174公斤的怪模怪样的6轮车的目的地,正是火星的古谢夫环形山地区,那里是火星的一个古老湖床。它将于200414日左右,在降落伞和气囊的双重保护下,空降到那个人们认为曾经是湖底的地面,而它的任务,其实和洛韦尔15年如一日的工作很接近,即看火星地表在历史上到底是不是曾经流淌过水,而如果确实存在过水的话,那么火星土壤里面就有可能存在过生命。因此在某种意义上,勇气号火星漫游车仍然是在延续着1个世纪前洛韦尔的探索工作。

勇气号火星漫游车并不是人类向火星派出的第一辆实地探测车辆,当然也不是最后一辆。因为在199774日,已经有一辆名为旅居者的火星车降落在火星北半球的阿瑞斯山谷的一片冲积平原上。而紧接着,在20036月的25日,另一辆与勇气号一模一样的名为机遇号的火星漫游车也将出发前往火星,只是它的降落地点是与古谢夫环形山完全不同地貌类型的玛丽迭尼高原,那里的地面全是铁氧化物的沉积物。它们的任务都是类似的,就是开着车,在新奇的火星大陆上面尽量多地跑些地方,尽管不可能真的是遇到火星人,但它们必须履行一个地质学家的职责,收集它们所经过地点的地质信息,然后传回地球,由地面的地质学家来分析那些信息,以建立火星地表的地质历史。显然其中任何与水有关的证据,都是人类最希望得到的。

地球的小弟:火星

人类对火星的青眼有加不是没有缘故的,因为怎么看,火星都可以算是太阳系那么多行星里面,和地球最接近的小弟。从个头和距离来讲,和地球最接近的本来应该是金星。但金星更加靠近太阳,最要命的是它裹着一层厚厚的“棉被”,它的大气层厚达60多公里,大气的96%都是二氧化碳,相比之下,地球大气层厚度只有16公里,二氧化碳含量只有0.03%。由于二氧化碳是典型的温室气体,它对于可见光是透明的,而对于红外线则几乎是不透明的,这样金星在接受太阳辐照的同时,却无法把热辐射发射出去,使得金星地表温度高达摄氏472度,这样的温度下,任何生命都是绝对不可能存在的。显然,这么一个死气沉沉的火热的金星,是无法引起大多数人的兴趣的。

而火星呢,尽管它的半径只有地球的一半多一点,但它的地面环境对人类来说却是亲切多了。正是由于它的个头只有地球的一半,从它形成以来冷却得也就比地球还快,它的地表重力加速度只有地球的40%还不到,这样它就无法保留厚厚的大气,而只有很薄的一层,其中95%是二氧化碳,但它的大气密度只有地球的1%。再加上它到太阳的距离相当于地球到太阳距离的1.5倍,这些因素加起来,使得它的地表温度大概是摄氏零下140度到零上20度之间。显然这个温度范围和地球已经是很接近的了,另外一个让人感到亲切的是,火星的一天也是大约24小时,它的南北极轴和地球类似,也有一个约24度的偏转,因此也和地球一样有明显的四季现象,而火星地表的四季变化连小型望远镜都能够清晰地观测到,也就难怪人们一直憧憬着火星人的存在。

由于空旷的太阳系里面,九大行星之中,从火星再向外走,不是庞大如土星木星那样的液态星球,就是极端冷漠遥远的天王星﹑海王星﹑冥王星之流;而从地球向太阳走,则是炙热的金星和水星,因此也就只剩下火星是地球在太阳系里面最亲近的小弟。不过火星的环境对于脆弱的人类来说,仍然是严峻的。首先是它的大气过于稀薄,假如人类裸露在火星大气之中,我们的体液和血液马上会沸腾起来,并很快蒸发掉,而它的主要是二氧化碳的大气显然也无法用来供应人类的呼吸。唯独它的气温还差强人意,因此只要建立适当的封闭式火星基地,穿上密封的火星服,人类要在火星上比较舒适地生活下来,似乎还不是没有可能的。

    正是因为火星具有如此诱人的开发前景,人类投注在火星探测上的持久的兴趣,甚至超过了就在我们身边的月亮,而向火星移民的理想与梦幻,已经替代了单纯的希望在火星上面找到火星人的遐想,成为我们今天进行火星探测的终极推动力。

期待火星车的探险

人类的火星探测活动在60年代就已经开始,近年来越来越活跃。开始是美国和前苏联,都完成了不少火星探测任务,最近欧洲也加入了这个行列,将来我们中国也一定会参与进去。从1962年到1973年,美国的航天航空局(NASA)共发射了10艘水手号宇宙飞船,专门用于探测水星﹑金星和火星这些类地行星,这个系列的飞船都不到500公斤重,没有携带助推火箭,只能依靠各个行星以及太阳的引力在一定的轨道上飞行,因此它们只能是顺道拜访路过的各个行星,进行远距离的拍摄。其中3号﹑4号﹑6号﹑7号﹑8号和9号都是专门探访火星的“水手”,除了3号和8号失败之外,467号都顺利地近距离掠过火星,拍摄下大量火星照片,而9号更是成为第一颗火星的人造卫星,环绕着火星飞行,在一场巨大的长达1月的火星沙尘暴之后,向我们展示了令人震惊的延绵达4800公里的大峡谷,古老而深切的河床,以及整个太阳系里面最高峻的火山。

由于水手9号的成功,NASA又紧接着在1975年发射了海盗1号和2号飞船,用来接替水手9号的工作。它们除了能够在火星的卫星轨道上连续拍摄,还革命性地携带了能够在火星地面登陆的登陆器,以便在火星地面进行实地考察。不过海盗登陆器还只是一个装备了各种仪器的金属架子,没法在火星地面自由移动。但它们对火星地面的土壤﹑岩石﹑空气的“亲密接触”,特别是它们在地面拍摄的照片,使人类第一次对火星产生了身临其境的感觉。

在海盗号于82年停止向人类发送信号之后,10年后,美国才再一次发射火星的人造卫星,可惜的是这颗在地球通讯卫星基础上改造的﹑重达2.5吨的火星观测者,在快要进入火星轨道的时候,与地球失去了联系。接着在1998年发射的火星气候轨道器也遭到了厄运,由于其进入的火星轨道位置太低,估计已经被烧毁。幸运的是NASA1997年发射的火星全球观测者和2001年发射的火星奥德赛号飞船,都成功地进入火星轨道,它们对火星进行了全面的观测,所取得的资料比此前有关火星信息的总和还多。特别是发现火星地表的不少小河谷都还有存在液态水的迹象,或者是土壤里面也混杂着冰或液态水份。其中奥德赛号飞船更是以探测火星土壤的水含量为主要任务,另外还负责测量火星环境当中的辐射情况,以便为未来登上火星的人类,提供有关辐射防护方面的资料。

继承了海盗号飞船的轨道器与登陆器二位一体的设计的,是欧洲航天局在200362日发射火星特使号飞船,它于20031226日进入火星轨道后,将释放一个与当年达尔文环球旅行时所乘海船同名的小猎犬2号登陆器,以便在火星地面进行实地的土壤与岩石研究。但由于这种类型的登陆器没有移动能力,大大限制了其采样能力,所以NASA1996年发射了火星探路者飞船,它在进入火星轨道后,向火星地面释放了卡尔.萨冈纪念站登陆器,该登陆器降落到岩石嶙嶙的阿瑞斯山谷后,能够再次释放一台10.6公斤的旅居者火星车。整个火星探路者飞船项目最重要的目的是试验一系列的新技术,包括登陆器的降落伞与气囊双重保护着陆技术,和火星车的移动探测技术。这些都获得了完全的成功,登陆器的寿命达到了设计寿命的3倍,拍摄了16,500张照片;而旅居者火星车则达到了设计寿命的12倍,拍摄了550张照片,并对15个土壤和岩石样品进行了化学分析,分析结果表明,火星历史上曾经更加温暖而潮湿,地表存在过液态的水,火星大气也更加厚一些。

在火星探路者的极大成功的鼓舞下,更大规模的勇气号和机遇号孪生火星车都将于明年年初底陆续抵达火星地面。在它们着陆时,首先张开降落伞,在即将落地时,还会启动反冲火星,以进一步降低降落速度,在抵达地面的瞬间,将迅速打开气囊,作为着地的缓冲垫,然后整个飞船在气囊的保护下会在地面弹跳12次,并滚动达1公里的距离,等到它彻底停下来的时候,气囊就会放出气体缩回来,而飞船会象花瓣一样张开,使得登陆器停放稳当,并最后释放火星车。

这些火星车都装备了最先进的全景照相机,精细热辐射光谱计,莫斯堡尔谱仪,阿尔法粒子及X射线谱仪,和显微镜成像器。一旦它们被释放出来,就会马上对周围环境进行侦察,启动360度的可见光与红外线全景照相机进行拍摄。

然后地球上的科学家将会指挥火星车向他们感兴趣的岩石或土壤目标前进,一开始当然是车附近的目标,然后就会让火星车到更远的地方探险,这一对火星车能够在一个火星日里面走遍旅居者一生所走到的范围,也就是40米的距离,而预计它们至少能够工作90个火星日。

每台火星车都配备了5种分析仪器,用来对它们所采集到的土壤和岩石样品进行化学分析,它们还具有一种称为“RAT”的岩石摩擦工具,可以把岩石的表面摩擦掉,从而能够对岩石内部进行分析。最终的目的,就是希望能够获得火星地面的更加详尽的历史资料,以便推测火星的环境与地质地理演变历史,为人类未来向火星进发做准备。

就让我们等待着这一对孪生火星车在20041月的时候,向我们报告“火星人”的踪影吧!