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人類火星接力:好奇、洞察、天問

作者:寇敏、鄧宇

支持:遠川研究所

火星今天氣象如何?適不適合出門散步?刮風了麽?起沙塵暴了麽?一個個看起來只能在科幻電影裡得到的答案,其實人類早已能做到每日播報。

比如2003年發射的火星車機遇號,迄今已經向地球傳回超過 21.7 萬張火星照片,更在漫漫火星探索征途中發現了在水中形成的礦物質赤鐵礦(hematite)等,為人類研究火星提供了大量的基礎素材。

現在,輪到中國航天人為這一事業助力了。

2020年7月23日,長征五號遙四運載火箭搭載中國首顆火星探測器“天問一號”,在海南文昌衛星發射中心成功發射。

如無意外,中國航天將一舉實現首次火星發射就完成“環繞、著陸、巡視探測”三大任務。與此同時,總計5噸左右的飛船重量,也將是人類第一次向火星投送的最大載荷。

“天問”一詞取材來自“楚辭”由屈原所創作的長詩《天問》,以此提出自己的疑問,表達了對真理執著的追求。

按照計劃,“天問一號”將在半年後抵達火星軌道,成功著陸後,它將試圖繪製火星形態和地質結構圖、調查火星表面的土壤特徵和水冰分布,以及分析火星表面的物質組成、內部結構等工作。

天問發射

天問發射成功當天,NASA局長吉姆·布裡登斯廷(Jim Bridenstine)23日在社交媒體上向“天問一號”問好,“中國正在加入火星探索的國際社區,美國、歐洲、俄羅斯、印度,還有不久之後的阿聯酋將歡迎你們來到火星,開啟令人興奮的科學探索之年。祝天問一號安全航行。”

但“天問”的成功發射,只是中國探火的第一步,在走向真正星辰大海的路途中,中國,乃至全人類,才剛剛開始。

我們的目光,被局限在地球上的衝突已經太久。是時候抬頭仰望星空了。

01. 乘風破浪的火星探索

站在一億公里之外,今天的人類已經能清晰地了解此時此刻火星上的溫度、濕度,看到這個紅色星球上用彩色照片拍攝出的乾涸河流,外星隕石;以及大於月球,但小於地球的頻繁地震活動。

根據火星車洞察號傳回的數據,今天的火星處於秋季,早上太陽5:36分升起,下午5:51分降落,白天時長12個小時。氣溫在-67°和-6°之間,陽光明媚。

至於著裝建議,不好意思,暫無提供。

這只是洞察號的日常“研究”之一。通過一套名為輔助有效載荷子系統(APSS)的傳感器,洞察號得以搜集火星的天候地侯數據。地震儀可以精確測量火星地震,推測火星內部的地質結構及演化歷史;熱流儀的作用則是向下鑽深 5 米,用來製作火星地熱譜。在美國洞察號對火星的全面體檢中,已經檢測到174次地震。

2019年2月15日傳回的這張圖,則讓我們領略了來自火星地殼不同深度不同位置的基岩面貌,中央高高突出的那塊綠色基岩碎片則有可能來自地表以下數公里處的火星內部。

雖然火星上氣壓僅為地球的百分之一,空氣的流動幾近無形,但是沙子的漣漪卻告訴我們火星上風的存在。

總而言之,在一整套太空科技的幫助下,科學家們已經有能力采集、檢測、研究火星有機分子的構成和來源,甚至可以給火星上的高山測高、稱重。

這一切的探索與發現背後,濃縮的,其實是人類歷史上長達六十年的艱難探索史和背後的大國博弈史。

02. 人類歷史上60年的火星征途

對於探索火星這件現實版比登天還難的任務,背後的驅動力不僅僅是純潔的全人類夢想,也有現實的大國實力角逐。

1898 年,科幻作家喬治·威爾斯創作了小說《世界大戰》,講述火星人入侵地球的故事。小說出版時正值英德軍備競賽,之後兩次世界大戰接踵而至,最終留下美蘇兩個超級大國互相看不對眼,感覺對方就像那頂著大腦袋,裝備雷射和毒氣,只想燒殺劫掠的外星蠻族。

火星探索任務,自然也成為了美蘇爭霸的重頭戲。蘇聯人探月和探火差不多同一時間開展。1960 年,在蘇聯人把第一顆人造衛星送上天以後,便又發射了人類歷史上第一個火星探測器。可惜的是這個名叫“火星 1A”的探測器還沒到達地球軌道就已經夭折。

回顧那一段歷史,搶跑的蘇聯不但沒能在火星上取得想象中的輝煌成就,反倒用實力創造了幾個意料之外的第一:第一次探索火星,失敗了;第一次硬著陸,因為降落傘沒打開而墜毀;第一次軟著陸,在14.5秒後失聯。

其余任務,也幾乎是濃縮了“太空探索的100種死法”:發射失敗、未進入近地軌道、在近地軌道上失聯、未離開近地軌道、到達前失聯、著陸成功但芯片損毀……

最慘的一回,火箭上面級的點火指令時間原本應是1.5小時,卻被錯誤設定成了1.5年,於是默默飄蕩在近地軌道裡,之後墜落回地面。本來這次任務將被命名為“火星2號”,結果只能低調處理成“宇宙419號”。

而最讓人覺得遺憾的,則是那些成功發射卻在長達半年旅程中,護著剛剛登陸火星一刻失聯的探測器:1992年,美國總投入近9億美元的火星觀察者號探測器,剛一進入火星軌道就與地面失聯,消息傳回,舉國嘩然。

但無論結果如何,對未知領域的探索,即使失敗也令人尊敬。畢竟從1962年蘇聯首次向火星發射探測器的序幕開始複盤,到今年6月底,60年間人類共進行了44次火星探測,其中完全成功的探測任務只有19次,成功率僅有43%。火星也一度被人們稱為了航天器的墳場。

而蘇聯的謝幕,舞台的主角也被讓給了死對頭美國。美國的火星旅程,也幾乎囊括了大半的人類火星探索發現。

回顧這段歷史,可以用三新進行簡單概括:新發現,新技術,新計劃。

接連飛向火星的探測器,首先為人類帶來了外太空的新知。

1965年,水手4號首次飛過火星,傳回首張近距離拍攝的火星照片。探測到的數據顯示,火星的大氣密度遠比想象中稀薄,也不存在磁場與異塵餘生帶,這也就意味著,“火星人”也許真的只存在於想象中。

在此之後,水手9號傳回7329幅火星圖片,其探測覆蓋超過80%的火星地表,發現了太陽系最高的火山奧林匹斯山,高度約21千米,太陽系最大的峽谷水手峽谷,長度相當於美國的東西跨度。

之後,海盜1號和海盜2號成功在火星著陸,拍下數萬張高清照片,其中甚至還有全彩自拍,照片裡美國國旗若隱若現。

與新發現相伴隨的,是新技術的探索與應用。

海盜號“完全成功”的軟著陸,成為了後來鳳凰號和洞察號火星車火星車任務的技術基礎。在此之上,NASA還開發出了安全氣囊和空中起重機兩種獨具特色的降落方式。此外,科學家們為防止地球微生物汙染火星探索而引入的“行星檢疫”的概念,也被之後的火星探索任務沿用下來。

不過,或許是火星生命的尋找不如人意,或許是冷戰逐漸走向末期,太空探索的競賽意味被迅速淡化,火星探測的失敗率也在這一時期以火箭般的速度提升。

直到二十年後,一系列更注重科研探索本身,更注重經濟效益的火星的新計劃,再次成為了太空探索的主流。1996年的火星全球勘測者探測器正是這一理念的產物。

巧合的是,就在同年,南極研究人員發現了一塊火星隕石,並在其中發現了有機碳酸鹽和獨特的微觀結構,這些都是微生物的跡象。新發現引發廣泛關注,人類對於火星的好奇始終存在,經歷低潮,再次被推上高峰。

之後,美國利用每一個火星“大衝”的發射窗口,每26個月就有一輪發射計劃。第一輛火星車“火星探路者號”在1997年7月4日登陸火星,勇氣號和機遇號則於2004年先後著陸。

美國官方,對於探火計劃的投入也是一年年遞增:僅僅2021年,NASA 的“火星未來計劃”,就已經獲得了252億美元的預算,數額之大,甚至超過了整個讚比亞2019年全年GDP總和。

也正是這樣在一次次失敗中的不斷前進,“位於宇宙中心的人類”,似乎已經自封為這顆紅色星球的主人,開始雄心勃勃的規劃著對它的商業探索與開發。

即使,在火星大衝之時,它距離我們的距離也足足有5500萬千米。

03. 美國富豪的空間殖民與中國的太空天問

月球殖民地是貝索斯的,火星留給馬斯克。

這句話聽起來頗為中二自負,但在一代代太空主題電影的熏陶之下,起碼在美國,也依然得到了一眾人的擁躉。

當年的阿波羅登月、水手4號拍攝下第一批火星照片,不僅讓NASA成為了一代美國人心中最高級的科學殿堂,也極大刺激了文藝產業的創作:

美國早期的火星主題科幻電影

影響一代美國人的星際大戰系列電影(部分)

電影之中,稱霸地球,已經無法滿足人們膨脹的征服欲望,以《2001太空漫遊》《飛向太空》《星際大戰》為代表,衝出地球、殖民太空,層出不窮的個人英雄主義式思潮成為此後幾十年間美國科幻電影的主流。

以馬斯克、貝索斯為代表,這一批互聯網時代的富豪,正是在這樣的文化熏陶中成長。他們站在NASA幾十年積累的肩膀之上,相繼將自己的商業版圖從地球延伸至太空,甚至在火箭還停留在卡拉維爾角,連地球高軌道的影子都沒摸到的時候,就已經做起了分頭殖民月球與火星的分地規劃

在馬斯克的《火星編年史》一書中,他清晰地為自己制定好了火星路線:2022年兩次火星發射運送補給;2023年大型獵鷹飛泉登錄火星;2024年火星載人航天;2025年登上火星;2028年完成火星局部改造;2030年建造火星城市……瘋狂的馬斯克,甚至計劃,未來50至100年內,將一百萬人送上火星。

不同於馬斯克身上總帶著英雄主義的激情,貝索斯顯然更加直接,在他的構想中:月球將成為人類的礦物與資源重工業中心,那裡有24小時的陽光,有地下蘊藏的水資源,有稀土與金屬,可以予取予奪。

仿佛下一刻,五百年前的大航海的歷史就要在太空中重演。

當然,馬斯克與貝索斯的夢想至少有一點是值得肯定的,當他們將自己的財富和智慧用於支持太空探索,而不是地球上的存量爭奪時,人類的星辰大海也將自此開啟。

只是,當美利堅富豪樂此不疲地站在NASA肩膀上,瓜分著月球與火星的歸屬權時;可否想過,太空,不是獨屬於他們的夢想,而是全人類千百年來的共同夙願。

也正也因為如此,中國的火星探索不能再遲了。

再遲,留給中國人的實現自己的火星夢,暢想1億公里之外未來的時間就不多了。到時候,中國人抬頭仰望星空,頭頂不再是讓全人類都認可的探索者NASA,而是五花八門的異國富豪,在上面大發橫財。

尾聲

太空探索的意義,很長時間都不為大眾所理解。

1970年,讚比亞修女寫信給NASA,質問地球上還有那麽多小孩子吃不上飯,怎麽能捨得為火星的項目花費數十億美元。這和中國一部分人“飯都沒吃飽,為何老想著仰望星空”的質疑頗為類似。

這大概是不同國度,相似困境下人們的共同困惑,而NASA太空航行中心科學副總監回應到:

“無可置疑,太空旅行是一項充滿挑戰的事業。通往火星的航行並不能直接提供食物解決饑荒問題。然而,它所帶來大量的新技術和新方法可以用在火星項目之外,這將產生數倍於原始花費的收益。

如果國家之間不再比拚轟炸機和遠程導彈,取而代之比拚月球飛船的性能,那將避免多少戰亂之苦!聰慧的勝利者將滿懷希望,失敗者也不用飽嘗痛苦,不再埋下仇恨的種子,不再帶來復仇的戰爭。

儘管我們開展的太空項目研究的東西離地球很遙遠,已經將人類的視野延伸至月亮、至太陽、至星球、直至那遙遠的星辰,但天文學家對地球的關注,超過以上所有天外之物。

……

太空探索不僅僅給人類提供一面審視自己的鏡子,它還能給我們帶來全新的技術,全新的挑戰和進取精神,以及面對嚴峻現實問題時依然樂觀自信的心態。

我相信,這一切都充分印證了Albert Schweitzer那句名言:‘我憂心忡忡地看待未來,但仍滿懷美好的希望。’”

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