Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (旅行), 信区: Astronomy
标  题: 探测器远征火星 
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年12月12日21:09:16 星期五), 站内信件

　　１００年前，莱特兄弟发明的飞机只飞行了１分钟，１００年后，人类已经能
够探索火星了，这真是了不起的进步。中国的“神舟五号”飞船实现了载人飞行，
成为世界上继美、俄之后第三个掌握载人航天技术的国家；美、欧、日本的几个造
价高昂、设备先进的火星探测器都在朝火星飞去，它们将为人类未来登陆火星打下
基础。尽管有成功也有失败，但今年的太空很精彩。

　　前天来自日本的消息证实，在前天晚间进行了最后的远程遥控修复作业仍告无
效之后，日本宇航研究开发机构只好决定放弃其首次发射的行星探测器“希望号”
进入火星轨道的尝试，此次行星探测计划终告失败。“希望号”原定于本月１４日
凌晨３时１９分到达离火星表面８９４公里的上空，这是它进入环绕火星飞行的预
定轨道的最后机会，在此之前探测器必须完成发动机点火等准备工作。

　　“希望号”火星探测器上面搭载了１４个探测仪器，本来预定１９９９年１０
月到达火星，探测火星的大气和地下结构。但自１９９８年７月升空后，它就故障
不断，几经维修，进入环火星轨道的日程一再推迟。去年４月由于太阳风暴影响，
“希望号”的电源出现短路故障。尽管探测器最终通过借地球引力变轨飞行接近了
火星，然而由于电源故障，加热装置无法工作，主发动机一直处于冻结状态。从今
年６月起，宇宙航空研究开发机构的地面工作人员一直在向探测器发送指令，试图
使电源恢复正常供电，但最终失败。这个耗资约１．８亿美元的仪器最终只能成为
飘在太空中的宇宙垃圾。

　　火星探测成太空争夺焦点

　　虽然日本“希望”号的彻底绝望在日本引起一片唏嘘，但科研人员掌握了借地
球引力进行变轨飞行、探测器轨道控制和远距离通信等行星探测必备技术，也是一
大收获。同时这也折射了目前行星探测领域，特别是火星探测领域的一个现象：几
乎所有拥有行星探测科技能力的国家都在加快探测火星的步伐，目前探测神秘的红
色星球已经成为科技大国在太空领域的争夺焦点。

　　美国宇航局的“奥德赛”号和“火星环球勘测者”号已经绕火星飞行了两年，
其间不断向地球上的科学家传回信息，成为目前探测火星的佼佼者。由于今年和明
年是火星几万年来离地球最近的时期，是适于进行火星探测的难得机会，因此竞争
也更加激烈，从欧洲到美洲到亚洲，各国都跃跃欲试，各自研发的探测器接二连三
地升空，试图揭开火星的神秘面纱。在这方面，西欧和美国的竞争是最激烈的，欧
洲航天局的火星探测器“火星快车”预定本月２５日到达火星，美国发射的火星探
测器“勇气”号和“机遇”号也将于明年１月抵达。另外，目前正在积极准备和落
实的美国火星探测项目还包括：２００５年发射“火星再认识轨道飞行器”，２０
０７年发射“灵巧登陆器”和“长期漫游器”。２００９年则计划发射携带核动力、
比目前大得多的飞船登陆火星。该飞船将能返回地球，带回火星岩石样本。

　　而探测火星的工作肯定是为将来登陆火星做准备。各国政府都意识到太空资源
对国家未来发展的重要性。与冷战时期政治考虑不同，新世纪的太空竞赛很实际—
—开发太空资源。另外已经有消息预测，美国总统布什可能会在本月１７日，纪念
莱特兄弟飞行１００周年的纪念大会上宣布美国人登陆火星的计划。而美国科学家
乐观的预言是在２００９年的时候，美国宇航员可能登陆火星。最近在航天领域似
乎相对沉默的俄罗斯也不甘落后，俄罗斯的两家主流媒体《真理报》和《莫斯科商
报》最近突然公开了一直处于秘密状态的俄登陆火星的计划，报道披露，在２０２
０年，俄罗斯有可能实现登陆火星。可以预言，新一轮的火星热已经掀起。

　　地球外最适合生命生存的星球

　　火星是距地球最近的行星，这个红色星球承载着人类无数的遐想和希望。１８
７７年８月，意大利天文学家斯基帕雷利在观测火星时认为火星表面的许多细线可
能是人工运河，从此有关“火星生命”的谈论通过科幻故事广为流传。现在人类之
所以对火星有如此大的兴趣是因为火星对人类的意义已经是科学界的共识：它是地
球之外最适合生命生存的星球。火星环境与地球有很多相似之处。火星表层有大气，
也有地球上经常见到的风沙，和地球一样有一年四季，只是火星一年相当于地球
上的两年。还有观测显示，火星极冠可能存在大量的冰。月球移民可能在未来几十
年就可以实现，但大规模移民月球非常困难，因为那里的环境十分恶劣。而人类在
火星生存要比在月球生存更加容易。因此火星是目前科学家一致认为除地球以外，
最有可能成为下一个人类大规模居住的星球。科学家们已经得出结论，人类可以相
对安全地登陆火星。登陆火星时所受的辐射强度大概相当于国际空间站宇航员所受
辐射强度的两倍。该强度的辐射虽然有可能增加患癌症、白内障和神经系统疾病的
几率，但总体来说，应该可以应付。针对目前地球拥挤不堪的现状，开辟新的星球
供人类居住无疑是所有人的梦想，因此，最具备人类居住条件的火星成为各国争夺
的焦点也就不足为奇了。不仅移民火星的希望之火越烧越旺，科学家也从来没有排
除过火星上有生命存在的可能，而且这个红色星球上蕴藏的资源也是人们现在无法
预料的，因此谁能抢占先机，率先登陆火星，谁就能得到有关火星的最前沿信息，
这将决定谁成为未来资源的领导者。

　　美苏的火星探测竞赛

　　曾经有这样的说法，如果美苏冷战持续到现在，人类早已经登陆火星了。的确，
在美苏争霸的冷战时期，美苏两个超级大国率先进行了人类历史上首次对火星的
探测。不过，两个超级大国之间的火星探测竞赛的政治意义大于现实意义。

　　前苏联是人类火星探索的先驱。１９６２年１１月１日发射的“火星１号”在
距地球１亿多公里的地方通信中断，探测失败，但它作为人类发射的第一个火星探
测器被普遍认为是人类火星之旅的开端。美国紧随其后，１９６５年，美国“水手
４号”星际探测器飞越火星，拍摄２１张照片。１９７１年５月１９日，前苏联相
继发射了“火星２号”和“火星３号”轨道着陆探测器，这是人造探测器首次成功
在火星表面着陆并进行科学探测。１９７６年，美国“海盗１号”和“海盗２号”
探测器在火星着陆。发回了５万多张照片和大量的探测数据。此后，接二连三的失
败使苏联不得不重新考虑自己的火星计划，在接下来的许多年时间里不再发出声音，
而略占上风的美国在失去竞争动力后，也沉寂了许多年。

　　美欧展开火星探测新竞争

　　从上个世纪９０年代开始，各国对火星的探测活动又一次渐渐进入高潮。以今
天的科技，探测器从地球飞到火星需要６个月到１年时间。航行时间与启程时间相
关，因为地球和火星轨道的关系，每２６个月才会出现一次最有利的发射时间，此
时向火星发射宇宙飞船最有效，而其他时候发射效率低、成本高。２００３年夏季
就是当前的最佳发射时间。２００３年６月份有３个探测器踏上了火星旅程：除了
６月２日升空的欧洲“火星快车”之外，美国宇航局的“勇气号”探测器也于６月
８日启程，另一个“机遇号”也于６月底发射。到现在，欧、美的火星探测器都已
接近目的地。前天，来自欧洲宇航中心的消息说，“火星快车”号太空飞船已接近
目的地，并发回了第一张红色火星照片。科学家们对“火星快车”号能成功飞近火
星感到欣慰，并对本月２４日着陆火星表示乐观。但是，各国的探测计划也都面临
着极高的风险，日本“希望”号中途被废弃的遭遇正是这种风险的最好注脚。４０
多年来，世界各国先后向火星发射了３４个各类探测器，但２／３的探测器都以失
败告终。美国现在正在飞往火星的“勇气号”和“机遇号”共值８亿美元，是迄今
为止最贵的宇宙飞行器，但是一阵狂风或者一块坚硬的石头都有可能使它们在着陆
中失败。有些探测器在飞行的过程中突然和地球失去联系，就算成功进入轨道或者
登陆，探测器也可能全部或部分瘫痪。例如，正在工作的美国“奥德赛”号火星探
测器上的一台辐射测量仪，在连续工作一年半之后，不幸成了太阳风暴的“牺牲品”。
受最近强烈太阳活动影响，这台仪器１０月底完全停止了工作，控制人员至今
仍无法使它恢复正常。

　　探测器的主要使命是对火星环境进行考察，寻找水和生命存在的线索。由于新
技术的应用，火星探测器越来越轻、越小、越灵敏。“火星快车”号探测器的主要
任务是从围绕火星中心轨道上研究火星。“火星快车”星际探测器包含了很多高科
技的随航仪器，主要任务是从围绕火星中心轨道上研究火星。不过“火星快车”上
最引人注目的携带物是“火星快车”舱内安放的“小猎犬－２”号着陆器，按照飞
行计划，“火星快车”应在２００３年１２月１９日释放“小猎犬－２”号，着陆
器１２月２４日着陆在火星上，其主要任务是在火星地表寻找生命迹象。　

　　“勇气”号和“机遇”号探测器是一对孪生兄弟，是美国宇航局发射的，它们
的主要任务是在火星探寻水的存在以帮助科学家分析火星上是否有生命存在。此前
的研究发现，火星上曾经存在过大量的水。专家说，在地球上，凡是有水的地方就
肯定有生命体存在。现在，人们都能在沸腾的温泉、南极的冰川和黑暗的海底发现
多种生物体。按计划，探测器将于明年１月飞抵火星轨道，之后将通过降落伞和气
囊缓冲方式，在火星“古谢夫环形山”地区着陆，以寻找水存在过的踪迹。“勇气”
号的探测使命初步定为９０个火星日（相当于地球上的９２天）。“勇气”号是
迄今美国发射的最尖端的火星探测装置，其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及
具有红外探测能力的微型热辐射分光计。它们的位置与人眼高度相当，可以帮助科
学家们确定火星上哪些岩石和土壤区域最有探测价值。另外“勇气”号上还有一个
末端装备了各种工具的“手臂”。工具之一为显微镜成像仪，它能像地质学家手中
的放大镜一样，以几百微米的超近距离对火星岩石纹理进行审视。还有一个相当于
地质学家常用的小锤子的工具，能除去火星岩石表面历经岁月沧桑的岩层，为研究
岩石内部提供方便。这台６轮火星车将依靠餐桌大小的太阳能电池板获得动力。“
勇气”号还成功实现了集通信、拍摄和计算等功能于一身，它的计算机每秒能执行
约２０００万条指令。

　　下一代探测器可能使用核动力

　　虽然目前正在飞往火星的各种探测器都是高科技的结晶，但是美国宇航局火星
科学实验室早就在研究更先进的探测器，并即将推出新一代核动力火星探测器。核
燃料和从前使用的燃料截然不同。它能令我们的探测器在火星上停留好几年，并且
无论外界炎热还是寒冷，探测器都可以正常工作。此外，有了核推动器，探测器就
可以承载更多的科学仪器，进行更多的探索。这种由核燃料钚推动的探测器约有一
辆吉普车大小，它将于２００９年１０月从地球出发，对火星上一些“死角”进行
考察，进一步探索火星上是否有生命存在。目前的火星探测器都是靠太阳能电池板
供应能量，而新的火星探测器上会装有一个小型的核反应堆，这个反应堆会令探测
器拥有更充足的能量、更长久的生命力和更强的科学探测能力。此外，以往的探测
器到达火星后，都只能静止地停留在某一个地方，或者只能小幅度移动，但是新的
探测器可以在较大范围内自如“行动”，帮助地面研究人员开展更广泛全面的观察
工作。

　　如果实验进行得顺利，新的探测器将于２００９年１０月出发，一年后到达火
星，并在那里停留整整一个火星年（相当于６８７天），在那些未经探测的“死角”
收集材料，供人类进一步探索火星上是否有生命存在。如果探测工作一切顺利，
它可能会“继续服役”，在火星上再呆一年，继续为人类对火星进行研究提供资料。

　　不过，也有一些科学家担心，一旦这种新型探测器在火星上爆炸，核泄漏会对
火星表面造成强烈污染，更会给未来的探测工作增加难度。此外，世界环保组织和
和平组织也有类似的忧虑，他们已经建议美国宇航局慎重启用这种新型探测器。

　　太空医学成竞争重点

　　在开发和发展更先进的探测器的同时，对宇航员的训练和相关太空医药的开发
也是火星竞争的重点。假设人类动身前往火星，要在宇宙飞船上至少呆６个月。在
经历６个月的失重、跨越数千万公里的行程后，宇航员的肌肉可能会萎缩，骨质会
流失，甚至连基因也受到损伤，当然，失重对人体的影响还不仅仅是这些。美国太
空医学专家加里·居尔介绍说，研制增强宇航员精力和体力的太空医药非常重要。
目前，欧洲宇航局和法国太空局已经开始在南极洲进行多种“人类适应太空”实验，
以测试人类在“失重、孤独和幽闭”极限状态下可能产生的生理和心理反应。据
报道，一旦实验证明人类完全可以适应未来往返行程至少长达一年的“火星之旅”，
那么人类在２０１５年左右登陆火星就可能实现。另外，美国宇航局、欧洲宇航
局、法国太空局和两个南极研究小组已经开始联手合作，准备在人迹罕至的南极洲
地区进行一项模拟“火星人生活实验”。法国太空局开始招募２５名女性“火星人”
志愿者，这２５名被选出的女性志愿者，将于明年到位于图卢兹太空医学学会的
模拟失重状态的实验舱内接受“太空实验”，她们将躺在一张特制的斜床上，头部
朝下共躺两到三个月的时间。这种特制的６度斜床是宇航员躺在太空船中飞往火星
时的“正常角度”。据报道，未来首次登陆火星的宇航员人选很可能就会在这些普
通的实验者中。

　　新世纪抢占太空医学新高地的还有实力雄厚的俄罗斯宇航局。宇航员鲍里斯·
莫洛科夫是一名太空医生。由于他多年来的研究结果，俄罗斯宇航员现在在太空中
的身体和心理实力大增。莫洛科夫半开玩笑地说，他将来的目标就是“一针就能解
决宇航员的许多问题”。最近几年来，莫洛科夫频频往返于太空和研究所之间。他
神秘地说：“现代航天界的一个重点课题就是延长宇航员的精力和体力。最近５０
年来，越来越多的老人进入太空，他们回来的感觉良好，这其中就有我们研究所的
功劳。”研究所的研究人员告诉记者说，如此罗曼蒂克的研究远没有结束，因为研
究所正在设计一套２００５年开始人类远征火星的方案。
 

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