这一年,“好奇”号、“专家”号等五星齐探索
太空下一站,火星!
本报记者 李光敏
青稞人物:
黄俊 中国地质大学(武汉)行星科学研究所博士后研究助理
“飞船如同一条灰鲸在漆黑的星际海洋里滑行,掠过古老的月球和不知名的行星……他们睁大了眼睛,贴在玻璃窗上观看迎面而来的火星——一片海水干涸后留下的空旷地的边缘上耸立着一些闪闪发光的圆柱体。那便是他们的家。”
这是科幻作家雷·布拉德伯里在《火星纪事》开头对火星的描述。从1960年,人类发射第一枚火星探测器,到最近“专家号”升空,人类探索火星已经行进了50多年。2013年,“勇气号”、“好奇号”、“专家号”,欧洲“火星快车”和印度火星飞船陆续正在火星或前往火星的途中探索。
这一年,太空最“热”数火星。奔向火星,或许更靠谱的意义是它极有希望成为人类除地球外踏足的第一颗行星。而走向神秘的外太空,则是人类文明发展到更高阶段必须迈出的一步。
火星,或又一颗地球
火星上有没有生命?如果没有,它以前是否存在过生命?如果有,是什么导致了生命的消失?
“相对火星表面岩石30多亿年的年龄,地球表面岩石的年龄都比较年轻,早期的地质记录大都已经消失。通过对火星地质过程的研究,我们就有可能更多了解地球早期的地质历史和演化。”中国地质大学行星科学研究所博士后研究助理黄俊说。
今年,“好奇”号选择盖尔陨石坑底部作为着陆地点,实地验证了此前遥感观测的结论,即这一地区数以千计纵横交错的沟壑,正是地质历史时期的河道、湖床和冲击三角洲。
“最直接的证据就是在那里发现了砾岩。因为只有流水作用的环境,才能产生这样的岩石。”黄俊说,在距离我们比较近的时代,也就是30亿年以来,火星上也存在一个比较适合生物的环境。“这是因为,好奇号在火星土壤的样品里发现了很多含水的矿物,这需要有大量的液态水的情况下才能形成,由此证明了当时流动的水的存在,这正是生物生存的重要条件。”
“与地球不同的是,火星没有全球性的磁场,没有能力屏蔽高能离子。它的大气层很稀薄,主要由二氧化碳构成,不像地球,有臭氧可以吸收紫外线。因此,火星上的辐射环境一直备受人们关注。”黄俊说。
而“好奇”号准确测量了火星地表环境的辐射水平,得到的结果令人沮丧——火星地表的辐射环境险恶。在火星表面待500天所受的辐射量大约是地球年平均辐射量的几百倍,这也可能是为何在火星上很难找到有机物的原因之一。
移民火星,有多难
“仅去火星的漫长旅途就充满了种种艰险。”黄俊介绍,根据发射轨道不同,从地球去往火星,大约需要7到9个月的时间,加上返回,大约需要500天。人类能否忍受如此之久的孤独和无聊?为此,欧洲航天局与俄罗斯生物医学研究所曾合作开展过一项名为 “火星-500”的试验,将6个来自不同国家的实验人员关在一个实体模型航天器里,模拟飞往火星、环绕火星、登陆火星和返回地球等全过程,共520天。期间,他们不能和外部直接交流,若透过互联网交流会有20分钟延迟,也不能从外界获取消耗品。
“火星-500”计划虽然是为人类真正登陆火星做准备,但那还是未来需要考虑的问题。当下,即便对探测器而言,火星也不是个好去处。
“探测器进入火星轨道的时候,如果速度过快,就会和火星擦肩而过,如果速度慢了,就会坠落火星表面。”黄俊介绍。之前的人类火星探测计划,多在这个环节就失败。
火星大气层比较稀薄,如果没有外力相助,单靠火星大气的摩擦阻力最多只能使“好奇”号时速由约2万公里降至约1600公里。选择可以制动降落的“天空起重机”无疑可以解决降速问题,当组合体的进一步下降,缆绳不断被拉长,“好奇”号火星车的轮子和抗震系统在触地时立刻启动,缆绳会被立即自动切断,“天空起重机”随后在距离“好奇”号一定安全距离范围内着陆。
美利坚大学太空政策专家霍华德麦柯迪曾说:“这是个巨大的赌博,如果成功,这将是重大技术进步。”无疑,这一次,人类赌赢了。
是否适合人类居住
火星如此神秘,人类了解火星的努力从起步就从未停止,也不会停止。
据透露,我国也将在2030年以前,对火星、金星、木星一共进行9次的探测,其中最快2018年5月,将利用长征五号运载火箭将中国首个火星环绕探测器和着陆探测器送到火星表面去。
黄俊介绍,2016年,美国宇航局将发射一个探测火星内部结构的着陆器Insight。2016和2018年,欧洲空间局将要发射ExoMars,利用轨道器和着陆器进行火星表面探测。
“ExoMars将由三个或四个探测器构成。其主要任务,一是要寻找火星过去或者现在的生物标记;二是探测火星浅表层的水和地球分布模式的异同;三是判断未来载人火星任务的危险性。此外,还要调查火星的演化以及考察它是否适合居住。”黄俊说。
到2020年,美国还将发射一个火星车。黄俊介绍,按照美国航天局的规划,火星采样返回分三步走,第一步即2020年的采样及“装车”,第二步,发射飞行器到达火星表面,把装好的样品带回火星的轨道,然后再发射第三艘飞船把这个样品接回来。
在人类探索火星的历史进程中,2013年是值得纪念的一年,这一年,揭开火星生命的答案,人类又前进了一步,同时也开启了解更多未知的进程。