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人类探索火星之旅,未完待续……

日期:2023-07-12 【 来源 : 新民周刊 】 阅读数:0
阅读提示:研究火星对了解地球的早期历史和生命起源有着重要的意义,特别是在火星上发现水后,更给人类带来了未来移民火星的可能。
记者|金 姬


  1976年7月20日,美国“海盗1号”(Viking 1)在火星着陆,并发回照片。在此之前,人类向火星发射的探测器不是偏离既定的轨道,就是因为各种原因失联,或者发生事故而损毁。因此,“海盗1号”成为第一个成功着陆火星并发回大量数据和照片的探测器。

  火星是离地球较近且环境最相似的行星,一直是人类走出地月系统开展深空探测的首选目标。从1960年苏联发射人类首个火星探测器开始,到2021年中国的天问一号登陆火星,火星是人类探测时间最长、次数最多、参与国家最多的一颗行星。

  60余年来,人类对于火星的探测不断深入,参与的国家也愈来愈多。因为,研究火星对了解地球的早期历史和生命起源有着重要的意义,特别是在火星上发现水后,更给人类带来了未来移民火星的可能。


冷战时期的美苏深空大比拼


  对于人类而言,火星是一个谜一样的行星。19世纪后期至20世纪前期,“火星运河”“火星人”等一度被传得沸沸扬扬,当时很多美国人认为火星上一定有火星人,还把它命名为“小绿人”。

  为了更好地搜寻地外生命,美国宇航局在1961年曾邀请生命与环境专家詹姆斯·拉夫洛克参与了美国的空间计划,规划了寻找地外生命的方式。詹姆斯认为,应该摆脱“地球中心论”思想,抛弃以往直接搜寻生命体和辨认生命体内DNA等方法,转而利用基于细胞的生物反应来搜寻地外生命。他提出可以把搜集来的火星样本浇上水,以检测微生物生长的痕迹。詹姆斯的想法直接定义了海盗号探测器的地外生命探测思路。

  与此同时,苏联在火星探测方面领先美国一步——1960年,苏联科学家向火星发射了“火星1号”探测器,这是人类探索火星的开端。因为当时处于冷战时期,美国也开始奋起直追——1965年,美国发射的“水手4号”探测器,在距离火星9280千米的高处,首次拍摄了22张火星照片;1971年,美国“水手9号”成为第一个进入火星轨道的探测器。

  苏联也不甘示弱,1974年,苏联发射的“火星5号”首次拍摄了火星的彩色照片……

  总体而言,美国火星探测的成功率大大高于苏联。

  1976年,美国“海盗1号”、“海盗2号”探测器在进入火星上空时轨道舱绕火星飞行,着陆舱在火星表面成功软着陆。除了搭载了用于测量火星温度、磁场、风速等数据的仪器外,它们还携带了用于搜寻生命的生物学实验设备。它们发回的全彩图片揭示了一个与地球完全不同的世界,人们首次了解到火星上的天空是锈红色的,而不是类似于地球的蓝色。

  火星的一天约为24.6小时,与地球十分接近;火星一年约为687个地球日,少于2个地球年;其自转轴与公转轨道面倾角约为65°,所以存在四季变化,这也和地球相似;火星大气很稀薄,以二氧化碳为主,压力大约只有地球的1%;虽然火星表面温度平均仅为-63℃,但夏天阳光直射区域温度则可上升到约20℃。

  “海盗号”当时在火星上做了一些探测生命的实验。它直接探测火星土壤里的碳,结果发现碳的含量非常低。它还做了3组培养实验,分别在土壤里放入气体或营养液进行培养,看土壤里有没有微生物或有机物,最后也没有任何发现。从那以后,人们对于火星探测的热忱降低了不少。


更多国家参与“探火“,中国后来居上


  20世纪90年代至今,世界火星探测掀起了第二波热潮。这次“探火”高潮主要出于科学和工程目的,具有三大特点:一是美国火星探测计划是以寻找火星生命为主;二是欧洲航天局、印度成功打破了美苏对探火的垄断;三是火星探测技术明显提高,尤其是21世纪发射的火星探测器都取得了成功或部分成功。

  目前,人类已对火星实施了44次探测任务,其中仅成功了24次。

  1998年,日本发射了首个火星探测器“希望”号,成为世界第三个发射火星探测器的国家,但由于故障,最终没能进入火星轨道。

  2001年,美国成功地发射了“火星奥德赛”探测器,首次发现了火星地表下面存在水冰,这预示着火星上存在生命的可能性,在全球产生了很大影响。2013年,美国“火星大气与挥发物演化任务”探测器入轨。它是世界上首个研究火星上层大气的探测器。2018年,美国“洞察”号火星探测器在火星安全着陆。它用于首次对火星进行“体检”,深入研究火星内部。

  进入21世纪后,欧洲也开始探测火星。2003年6月2日,欧洲第一个火星探测器“火星快车”升空。

  2013年,印度发射了其第一个火星探测器“曼加里安”。它于2014年成功进入火星轨道,并发回所拍摄的火星照片,从而成为亚洲第一个成功探测火星的国家。

  2020年,阿联酋和中国发射了火星探测器。其中,阿联酋首个火星探测器“希望”号是与美国合作研制的,“天问一号”则是中国研制、发射的首个火星探测器。

  2021年5月15日,“天问一号”着陆火星乌托邦平原南部预选着陆区,首次通过一次任务实现“绕、着、巡”三大任务目标。登陆成功后,搭载的“祝融号”火星车开始对火星表面进行巡视,获得了大量宝贵的科学探测数据。

  2023年4月,国家航天局和中国科学院联合发布了中国首次火星探测火星全球影像图,将为开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更好的基础底图。按计划,中国将在2030年前后实施火星取样返回,通过对火星样品研究,探寻火星生命痕迹。

  目前,来自中国、美国、欧洲、阿联酋等各方的9个火星探测任务正在进行中。而从各国和机构的最新火星探测计划来看,未来国际航天界将在火星生命探测、火星采样返回、火星卫星探测、火星演化历史和载人登陆火星等5个方面开展重点攻关。

  人类探索火星之旅,未完待续……记者|金姬

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