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卞毓麟:人类是如何一步步认识和探索火星的?
[2020-09-25 10:58:29]

 

卞毓麟:人类是如何一步步认识和探索火星的?

原创 卞毓麟 

卞毓麟
天文学家,著名科普作家

    2020年7月,人类航天的宏伟史诗又增添了浓墨重彩的一章。就在十来天的时间里,有3个国家的火星探测器相继启程前往这颗红色行星:阿联酋于7月20日发射“希望”号,中国于7月23日发射“天问一号”,美国于7月30日发射“毅力”号。(详见《希望号、天问一号、毅力号……7月火星之旅,有一大波驴友赶来》)

    中国“探火”启幕,“绕、落、巡”一步到位的决策尤令世人瞩目。

    天问一号轨道器将环绕火星运行,作为火星的人造卫星在空间执行探测任务;它施放的着陆器将降落到火星表面,成为一个多功能的固定工作平台;自着陆器驶出的火星车则可在一定范围内活动,实施既定的巡视计划。

    回顾人类认识和探索火星的全部历史,足见一次性实现“绕、落、巡”确实堪称雄心勃勃。

    在天文望远镜诞生之前的悠长岁月中,古人通过观测火星和其他行星在天穹上的复杂运动,逐渐知晓了太阳系的存在(哥白尼的日心说),懂得了行星环绕太阳运行的真实情况(开普勒的行星运动定律)。

    随着天文望远镜的问世和进步,人们测出了火星的距离,发现了两颗小小的火卫,看清火星真面目的欲望也与日俱增。

    19世纪末叶到20世纪初,由疑似的“火星运河”引发的火星生命之争历久不衰。然而,无论天文望远镜制作得多么精良,从地球上观测火星,视线都会受到地球大气层和火星大气层的双重干扰,所见的火星总是“雾里看花”,难以直接判明火星运河是真是幻,火星人是否子虚乌有。

    20世纪50年代人类进入空间时代,形势发生了根本性的变化。1965年7月,美国发射的“水手4”号成为第一个飞越火星的探测器。它拍摄到21张火星照片,虽说质量不佳,但比从地球上看去强得多。1971年11月,“水手9”号进入环绕火星的轨道,成为首个绕着另一颗行星运行的人造天体。它绘制了第一幅真实的火星全图,明确否定了火星运河之存在。

    继水手9号之后,合乎逻辑的下一步乃是让探测器在火星上软着陆,实地进行自动化的科学实验和分析研究。

    美国于1976年相继飞抵火星的两个“海盗”号着陆器做到了这一点。但是,它们只能停留在原地,对火星表面远处的事物鞭长莫及。直到1997年,美国的“火星探路者”号才将第一辆火星车“旅居者”号送上火星大地。虽说它每秒钟只移动1厘米,却是人造机器破天荒在地球外的另一颗行星上巡视。可以说,美国前后花了30多年时间,才逐步实现了火星探测的“绕”“落”“巡”。

    除了美国,还有一些国家也时有探火之举。然而,各国探火总的记录是成功与失败大体参半,而以苏联和如今的俄罗斯付出的努力和遭受的损失最为巨大。

    在“绕”“落”“巡”之后,无人探火的下一步将是“回”——从火星上采集样品并自动送回地球,预计约10年后可以实现。

    按照比较乐观的估计,到21世纪30年代,载人火星探测将付诸实施。更长远的设想是在火星上逐步建立由小到大的“寓所”,它们宛如一个个登陆到火星表面的“空间站”:

    寓所外面是未经改造的火星环境,内部则是适宜栖居的人造空间。一批寓所组合起来,就形成了不同规模的“火星基地”。基地不断扩大,又成为各具特色的社区、村落、城镇……

    千里之行,始于足下。今天,对这些未来愿景做具体的规划为时尚早。眼下,天问一号离开地球故乡启程远航,过将近半年才能到达目的地火星。我们衷心祝愿它一路顺利,祝愿它卓越的目标——跳过单纯的“绕”和简单的“落”,一次性实现“绕、落、巡”,完美成真!

  本文作者卞毓麟教授著作《追星——关于天文、历史、艺术与宗教的传奇》一书,获得了2010年度国家科学技术进步奖二等奖。

    转载自 世界科学
 

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