人类探寻火星生命四十年

http://www.sina.com.cn 2004年01月05日06:55 荆楚在线-楚天金报

　　金报综合消息不管是现在还是将来，应该说，火星都是人类寻求外太空生命最重要的目标，从上世纪60年代初开始，人类就开始了探索火星的历史。

　　40年坎坷探索路

　　自1960年以来，人类已向火星发射了三十多艘无人飞船，对火星进行了详细的研究，

但总成功率不到50％。

　　前苏联在1960年10月10日向火星发射了世界上第一艘无人飞船，但未到火星即失踪。到1988年为止，前苏联共发射了15艘飞船，失败了11次，只有4艘飞船成功到达火星并取得了一些数据。

　　从上世纪70年代至今，科学探测器前后五次在研究火星方面取得的成功经验，其中最著名的是美国的“水手4”号、“水手9”号和“海盗”号。1964年，水手4号发射，它是第一个通过太空船被送往红色行星观察并且记录图像的机器人。1965年，它成功传回了图像。随后1969年发射的“水手6”号和“水手7”号，让人们看到了火星有着与地球和月亮不同的贫瘠与干旱的地质条件。

　　1975年产生了当时宣传甚劲的海盗任务。计划包括了2艘轨道太空船和2个火星登陆探测器，装备的全是最新的复杂的科学工具，试图寻找火星现在或者过去是否有生命的确实证据。

　　新一轮火星探测热潮

　　进入21世纪以来，国际上掀起了新一轮的火星探测热潮。

　　2001年4月7日，美国火星奥德赛轨道探测器成功发射，目前仍在工作中。

　　去年6月2日，欧洲宇航局发射带有“猎兔犬2”着陆器的“火星快车”探测器。目前，“猎兔犬2”已登陆火星，却一直没有信号。

　　去年6月10日，美国发射“勇气”号火星探测器，已于昨日成功登陆火星。

　　去年7月7日，美国发射“机遇”号火星探测器，预计今年1月25日到达。

　　此外，各航天大国还制定了新一轮火星探测计划。

　　美国计划在2005年发射“火星再认识轨道器”、2007年发射“灵巧登陆器”和“长期漫游器”，并计划在今后15年内执行6次重要的不载人火星探测任务，对火星进行详查。

　　法国计划2007年发射火星“登陆器网”，由四个登陆器在火星表面组成观测网。

　　然而要解开火星水之谜，取回火星样本是关键，为此美国计划在2009年左右完成在火星表面取样的任务。人类2015年前登上火星？

　　据美国《新科学家》报道，俄罗斯航天官员宣布，俄罗斯将在2015年前派人登上火星。根据计划，俄罗斯航空航天部门届时将派一个6人小组登上火星，这一宏大的太空计划将是人类太空探索和国际空间合作中的一个里程碑。

　　俄罗斯机械制造中心研究所所长安非莫夫说，俄罗斯希望和美国航空航天局、欧洲航空航天局紧密合作，共同完成人类“登火计划”。他希望三家航空航天机构共同建造两艘运送登火人员的宇宙飞船。这两艘宇宙飞船可在太空中为登火人员提供支援，当然还要把登火人员安全送回地球。

　　这项登火计划预计将耗时大约440天，需要花费两百亿美金。俄罗斯已经表示愿意承担30％费用。

　　第一批火星移民将是洞穴人

　　在去年8月召开的全球火星协会研究讨论会上，未来人类如何移民火星再次成为会议议程的主要议题之一。会上，科学家认为，用一些地球上的浮萍和一些可充注气体的膨胀屋，就可以在火星上的洞穴内为未来人类建造出一个生命的家园。

　　与会科学家称，火星上的洞穴可以很好地保护未来人类移民免受宇宙辐射和恶劣天气的伤害和影响，此外，火星洞穴内可能还包含着大量矿物、水分、冰块，这些足以为火星移民提供生命支持的原料。

　　一些科学家还称，浮萍将是未来火星人的理想食物。因为每克浮萍比大豆拥有更多的蛋白质。此外，浮萍生长速度很快，一天中甚至能成倍生长。

　　我国探测火星分四步走

　　金报综合消息日前，中国科学院院士刘振兴提出了中国火星探测“四步走”设想：

　　第一步，为中国探测火星作准备。主要通过国际合作，开展火星环境研究，提出探测目标，制定技术方案，研究关键技术问题。

　　第二步，发射环绕火星的卫星。探测火星环境，为“火星软着陆”作准备。

　　第三步，发射火星软着陆登陆器。试验着陆技术，发展火星漫游车、火星机器人，探测火星地理环境和气象条件，为在火星上建立观测站作准备。

　　第四步，在火星上建立观测站。探测火星内部结构、矿物特性和气象；用机械手采集火星岩石样品；发展地球—火星往返式飞船，建立由机器人照料的火星基地。

　　国内首个火星探测器问世

　　金报综合消息日前，来自北京航空航天大学的科研人员设计出了我国第一个火星探测器。

　　这个探测器名叫“火星探路者”，是以美国宇航局的“火星漫游者”号为原型设计的。它有六个轮子，轮子之间是独立驱动的，每个轮子中都有两个发动机，而这些轮子和车身之间只有一个轴连接。这样的构造，使它能够轻松应付火星表面复杂的地形环境。

　　在它的机身和六个轮子的空隙里还隐藏着一支机械臂，当遇到矿石目标时，机械臂可以把矿石砸成粉末，并把分析数据传回地面。

　　这个探测器还有一个眼睛，那就是安装在它身上的探测头。探测器可以利用这个探测头来观测所有现场情况，并把这些数据传回地面实时分析。

　　科研人员说，目前这个探测器还只是个经过简化了的设备，他们正在对它的控制系统进行研究，未来将会设计出更成熟的火星探测器来。

　　火星：水的第二故乡

　　水是生命存在的根基。在地球以外的所有行星中，距离地球最近的火星成为科学家寻找水资源的首选。科学家在研究中发现，火星曾经温暖湿润，适宜于生物生长。而且火星和地球都有大气层和一年四季，这些共同点也让科学家对在火星上找到水分子寄予厚望。但现在火星除南北极存在干冰外，大部分地区成了干燥的“戈壁滩”。因此探索火星对人类保护环境资源和解决地球严重缺水问题都具有非常重要的意义。

　　火星：生命的第二摇篮

　　对火星上生命的探索是人类最核心的追求，人类在期待与火星生物会面的同时，也在渴望开发出新的生存空间。无论火星是否能成为孕育生命的摇篮，对它的探索都将对保护地球起到积极的意义。如果火星上曾经有过生命，其灭绝或仍旧存在对地球都有借鉴作用；如果它从未有过生命，那将证明火星一定缺少了某些适合生命存在的独特元素，这也促使我们更加珍惜地球的环境和资源。

　　火星：承载人类征服外空的梦想

　　追忆古时，人类便将美丽的火星视为外空中神秘的红色星球，揭开它神秘面纱的梦想从未消失。随着科学技术的发展，人类漫漫探索之路崎岖而多彩。从地球这个蓝色星球飞往红色星球的探索旅程成为人类征服自身，展现科技进步的广阔舞台。蓝红两色星球的相互“问候”仿佛在空间中交织成绚丽的彩带，承载着人类征服外空的梦想。抢占外空有利位置目前已成为各科技大国竞争的最新平台。在人类共同的追求中，火星在召唤着更多的“探测使者”飞向她红润的“脸庞”。

　　勇气号：火星，我来了

　　人类首次星际直播

　　因为“勇气”号携带着摄像机，它的成功登陆，开启了人类对地球伙伴———火星的第一次电视直播。这也是人类第一次实现真正意义上的宇宙间星际直播，同时，它也是人类有史以来距离最远的一次电视直播。

　　昨日上午10时50分到下午4时5分，中央电视台新闻频道和十套的《探索·发现》节目就全程直播了这一盛况。

　　登陆时像皮球

　　“勇气”号登陆时像皮球一样在火星表面进行长达数分钟的弹跳、翻滚，直至最后落稳。它先是在耐高温表层的保护下，以大约1．9万公里的时速冲入130公里厚的火星大气层。在空气阻力作用下，它在距火星表面8公里左右时时速降至1600公里，此时直径10多米的降落伞自动打开。

　　当火星车连同降落伞一起接近火星地面，它的外层气囊弹出，同时火箭制动发动机向地面喷出火焰，增加着陆缓冲力。在距地面12米时，降落伞绳索自动断开，被气囊包裹得严严实实的“勇气”号，像皮球一样落在火星表面翻滚弹跳，最初弹起时有5层楼那么高，反复弹跳数十次后，在距最初着陆点大约1公里的地方落稳。此时气囊内的气体自动放出，火星车看上去像被一层帆布包着。

　　它着陆后将先进行一星期的设备自检，然后地面人员将操纵它在火星表面考察。

　　传回首批照片

　　昨日下午3时30分许，“勇气”号传回了10多张着陆区附近的高清晰度照片，这是人类第一次获取来自火星的照片。

　　美国宇航局当晚公布的都是黑白照片，照片的拍摄地点位于“勇气”号在“古谢夫环形山”区域的着陆点附近。有些照片拍摄的是火星车和着陆舱，有些则记录了火星地平面的大场景。

　　“勇气”号带有9台高清晰度照相机，装在桅杆顶部的照相机用于拍摄火星全貌，而装在车轮附近的照相机则用来拍摄局部特写。控制人员收到“勇气”号拍摄的图像后，如果认为某块岩石有研究价值，会发出指令，让它开过去进一步探测。

　　美国宇航局说，“勇气”号此次拍摄的照片数量和清晰度都将远远超过此前任何一个火星探测器。按计划，它将先进行为期一周的设备自检，然后再进行大规模拍照。

　　克服四大难关

　　北京航空航天大学教授徐世杰先生介绍，“勇气”号着陆火星，必须克服四大难关：沙尘暴、流星雨、宇宙辐射和高温，而“勇气”号能否保持一个良好的飞行姿态，是着陆能否成功的关键。

　　徐世杰介绍，火星是离地球最近的一颗外行星，在太阳系中其自然环境最接近地球，所以被认为是最适合人类移民的星球。但实际上，火星的环境非常恶劣。特别是火星的尘暴，没有规律可循，有时一年持续6个月。尘暴可达8公里的高空，遮天蔽日。

　　昨天上午“勇气”号发回的信号显示，火星的气候状况良好，没有大规模的沙尘爆，适于探测器着陆。NASA（美国太空总署）的工作人员介绍，“勇气”号从发射后到着陆，总共要进行7次姿态调整，这些调整保证了它能以正确的姿态准确着陆。

　　如何选择着陆地点

　　如何确定“勇气”号的着陆地点是个复杂而关键的问题。NASA科学家史蒂夫介绍，火星表面虽然辽阔，但适于探测器着陆的地点却屈指可数。由于“勇气”号着陆探测器选择太阳能作为动力，所以为保证充足的动力，探测器只能在太阳光充足的火星赤道附近活动。另外，为了减少着陆的撞击力，让探测器携带的降落伞在火星稀薄的大气中充分起到减速作用，所以在火星巨大的、幽深而平坦的地表裂缝底部着陆是最佳选择。鉴于以上条件，火星表面可供选择的着陆地点仅为表面面积的5％。

　　史蒂夫透露，NASA专家经过反复研究，将古谢夫环形山作为着陆地点。这一地区地势较平坦，而且有利于“勇气”号探索火星水源的工作。

　　华裔科学家功不可没

　　目前，有300多华裔科学家在NASA工作，他们与各国优秀科学家融洽相处，成就显赫。

　　华人在火星探险的努力中也扮演了相当关键的角色。除华裔科学家之外，美国JPL（美国宇航局喷气推进实验室）的创始人之一也是华人。

　　负责火星探测通讯及雷达追踪的沈毓贤，和火星计划飞行主任陈哲辉，以及航空电子部门的刘登凯，都是参与美国火星计划的华裔科学家。

　　据沈毓贤介绍说，被称为“火箭之父”的著名物理学家钱学森，就是JPL的三位创始人之一。沈毓贤说：“用数学来做火箭的弹道仿真，那个部门就是钱学森负责。”

　　据悉，“勇气”号火星探测器着陆系统的总工程师，是在中国台湾省林县出生的李炜钧。他负责操控电脑及接受讯号。李炜钧4岁到美国，是喷气推进实验室大力栽培的后起之秀。

　　9岁女孩为探测器命名

　　其实，代表地球人飞向火星的飞行器原来的名字叫“火星探测巡游车A”和“火星探测巡游车B”。为了使这对孪生火星车能够更多地传达出人类的希望和梦想，2003年美国宇航局向社会征集这两个火星车的名字。

　　在征集到的近10000个方案中，美国宇航局最终选定了一个名叫索菲·考利斯的9岁小姑娘的提案，于是这对孪生火星车就有了“勇气”和“机遇”这两个名字。小索菲出生在俄罗斯的西伯利亚，出生后就生活在孤儿院里，但是在她心里始终保存着一个飞天的梦想。2岁时索菲被领养并带到美国。如今小索菲的飞天梦想虽然还没有实现，但是由她命名的航天飞行器却已到达火星。的确，探测火星是需要勇气的，而成功与否也依赖于机遇。

　　登陆火星三大挑战

　　任何一个探测器在火星表面着陆都面临着三大挑战，“勇气”号这次登陆火星也不例外。

　　剧烈撞击：着陆火星表面最后几秒钟时间里，探测器的气囊开始充气，缓冲火箭开始点火，这样可以确保探测器向火星表面坠落时高度不超过4层楼。

　　选择降落点：凡是人类最感兴趣的着陆点往往也是地形地势最恶劣的地方。“勇气”号选中了一处古代的湖床。这个湖床就像是远古火星水资源丰沛的时候容纳了所有高原高地流下来的水，因此，科学家们非常希望探测器能从这个干枯的湖床中捕捉到水分子。

　　人为失误：调查人员最后断定，1999年美国火星探测器的失败，是因为完全可以避免的人为失误造成的，这不仅让美国损失了3．6亿美元，而且打击了人类的信心。

　　“机遇”号紧随其后

　　“勇气”号的“孪生兄弟”———“机遇”号也计划于1月24日在火星着陆，这一对探测器共耗资8．2亿美元，分别在去年6月和7月飞向太空，是去年2月“哥伦比亚”号航天飞机失事后美国宇航局最大的一项太空计划。如果这一使命取得成功，将鼓舞宇航局的士气，并加速人类登陆火星的进程。（综合新华社消息）

　　勇气号四大探测目标

　　金报综合消息“勇气”号登陆火星，肩负着人类探测火星的四大目标。

　　判断火星上是否出现过生物

　　众所周知，生命依赖于水，因此火星水的历史对于找到问题的答案至关重要。虽然“勇气”号还没有能力直接辨认生命痕迹，但它将提供关于历史上火星环境是否适宜生存的重要信息。“勇气”号的关注焦点将集中在水：它过去的分布情况以及它与岩石和土壤之间进行的化学和地质学反应。这些知识将为确定火星曾出现过生物的地区指明方向。

　　明确火星气候特征

　　火星岩石、土壤的结构和矿物组成，都记载着它们各自形成和变化时的环境状况。用火星车上的工具对火星岩石标本进行深入研究，将揭示出火星历史上的气候特征（可能会是更温暖和湿润）。再者，还有一项设备专门用来搜集大气边界层（从星球表面一直到10公里高度处的大气层）的温度概况。掌握火星地质特征

　　“勇气”号上的仪器配备充足，从地质学家带到野外的工具到在实验室里用来研究标本的设备，一应俱全。详细的岩石标本矿物学分析将显示它们组成和形成时的环境状况。刮除岩石风化表面的工具将使其显露出新鲜的表面，以便进行细致深入的研究。

　　为人类探索打下基石

　　“勇气”号此行将明确火星土壤和尘埃的化学及矿物学特征，也许其中还会包括它们对人类的潜在威胁。通过对星球表面的矿物学分析，这次任务将对评估当地土壤和岩石的潜在资源有所帮助———这些资源将被未来踏上火星的宇航员所利用。这些信息将在设计未来火星旅行工具方面助人一臂之力。

　　漫步火星的“地质学家”

　　“勇气”号火星车，被科学家们亲切地称为机器人野外“地质学家”。它能像人一样环顾四周环境，寻找有价值的探测目标，走上前去对岩石等敲敲打打、搜集数据，然后向下一个目标前进。

　　美国宇航局专家们说，“勇气”号如能不辱使命，那将标志着人类发射的星际探测器自动化程度提升到了前所未有的水平。

　　“勇气”号拥有自己的大脑、颈、头、眼睛、手臂，甚至还掌握着与人类地质学家所用工具类似的放大镜和锤子。

　　“勇气”号长1．6米、宽2．3米、高1．5米，重174千克。它的“大脑”是一台每秒能执行约2000万条指令的计算机，不过与人类大脑位置不同，计算机在火星车身体内部。

　　所谓“颈”和“头”是火星车上伸出的一个桅杆式结构，距火星车轮子底部高度约为1．4米，上面装有一对可拍摄火星表面彩色照片的全景照相机作为“眼睛”。两台相机高度与人眼高度差不多。有了它们，火星车能像站在火星表面的人一样环视四周。

　　当“勇气”号发现值得探测的目标时，它会以6个轮子当腿，运动至目标面前，然后伸“手”进行考察。火星车的“手臂”具有与人肩、肘和腕关节类似的结构，能够灵活地伸展、弯曲和转动，上面带有多种工具。

　　工具之一是显微镜成像仪，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。另外还有穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子X射线分光计，可以用来进一步?治鲅沂钩伞；褂幸桓鱿嗟庇诘刂恃Ъ页Ｓ玫男〈缸拥墓ぞ撸茉诨鹦茄沂洗虺鲋本?45毫米、深约5毫米的洞，为研究岩石内部提供方便。

　　“勇气”号依靠餐桌大小的太阳能电池板获得能源，在理想情况下每天最多可在火星上漫步20米，它的观测预计要持续90个火星日（相当于地球上的92天）。