2004年无疑要在人类征服火星的编年史上写下浓墨重彩的一笔。此时此刻,在那颗上亿公里之外的“红色星球”上,人类探测火星的活动正在如火如荼地进行着。
1月23日,欧洲航天局发布公告称,正在环火星轨道上运行的欧洲“火星快车”探测器发现火星南极存在冰冻水;美国“勇气”号火星车1月3日在火星表面成功着陆后,美国宇航局于1月12日公布了“勇气”号火星车拍摄到的首张火星彩色全景照片;美国“机遇”号火星车1月24日在火星表面成功着陆后,美国宇航局1月30日宣布,“机遇”号火星车在其着陆点附近已发现火星曾经有水存在的初步证据,2月3日,“机遇”号利用其机械臂上的显微成像仪首次拍摄到火星土壤的显微照片,并将其传回了地面……。
虽然这些探测装置在火星上的工作才刚刚开始,但无疑为科学家们近距离了解火星开启了一扇全新的大门。这一系列火星探测活动都取得了哪些新的进展,它们对于人类最终进军火星又具有何等意义,带着这些问题,记者日前走访了中国双星计划首席科学家刘振兴院士。
初战告捷
人们不会忘记,美国东部时间2003年6月10日,搭载“勇气”号火星车的美国“火星探险漫游者”在佛罗里达州卡纳维拉尔角由一枚德尔塔2型火箭送上太空;随后,搭载“机遇”号火星车的美国“火星探险漫游者”也在2003年7月7日顺利升空。经过半年的漫长旅程,这些探测器相继飞抵火星并成功着陆,随即向地球传回了大量的数据、图像。然而这其中最振奋人心的,莫过于由“火星快车”探测器和“机遇”号火星车相继发现的火星上有可能存在水的证据。
刘振兴告诉记者,火星探测活动的首要任务就是要在火星上寻找水存在的证据。他说,水不仅是生命的组成部分,而且是生命的生存空间,寻找地外生命首先要找到水。此外,火星南极有大量冰冻水的发现加快了人类进军火星的步伐,为人类寻找“第二居所”提供了可能。如这一发现最终被证实,将来人类在登陆火星,建立火星基地,甚至“移居”火星时就不必再为“带水”问题而烦恼,而且火星上有了水,氧气问题也就不难解决。另外,人类还可以就地取材,从火星表面的水中提取氢和氧作为航天推进剂,解决部分动力问题。
长期以来,科学家一直相信火星上有水。研究人员曾根据探测器发回的数据和照片作出了“火星上曾有过洪水、大湖甚至海洋”等推测,美国“奥德赛”探测器也通过温度监控装置间接发现了火星极地存在大量水。而“火星快车”通过红外线相机直接“捕捉”到了火星南极地区上空的水蒸气分子,并分析确认了该地区存在冰冻水,从而证实了此前火星有水的科学推论。刘振兴告诉记者,按照计划,“勇气”号、“机遇”号在火星着陆后,除了将向地面控制中心发回大量火星地表的高清晰度照片外,还将采集火星表面下的土壤、大气、岩石等的样本,使科学家可以从中寻找水的痕迹。
调查清楚火星上水的分布将有助于人类认识火星表面的演化过程、气候的变化、水体的消失,进一步判断寻找火星生命的可能性。但刘振兴同时强调,新发现还有待科学家公布更多的数据和证据,从而得到进一步的证实,而如果能够在火星南极地区进行直接取样研究,则是证明火星有水的最理想的方法。
百折不挠
人类对火星的探测活动一直是在挫折与成功的交叠中艰难前行。仅在刚刚过去的2003年,日本的“希望”号火星探测器就因技术问题而“半途而废”;而科学家在想尽了一切办法,经过种种努力之后,至今依然无法与2003年12月25日在火星表面着陆的欧洲航天局的“猎兔犬2”号火星登陆器取得联系,这可能意味着“猎兔犬2”号最终未能成功登陆火星。
与此同时,“勇气”号火星车也是“重病”缠身。火星车上的某个硬件可能出了故障,而软件系统似乎也有问题,导致电脑处理器连续重新启动60多次。经过美国宇航局科学家的遥控抢修,瘫痪11天的“勇气”号火星车已于2月1日重新投入探索工作。科学家已于2月4日将这辆火星车上的电脑存储器进行了重新格式化,以免存储器故障今后再困扰火星车的探测使命。而“机遇”号火星车似乎也是命运多舛,它的温度调节装置出现了故障,以致于火星车的一个加热组件“没日没夜地持续工作”,这不仅消耗了大量能量,而且还可能导致火星车某些部件过热,从长远来说这会危及到火星车的正常工作。科学家目前正在彻夜工作寻找这一故障的解决办法,以保障“机遇”号顺利完成为期3个月的探测使命。
尽管火星探测遭遇到了种种意想不到的困难,但是刘振兴强调,这些困难并不会动摇人类探测火星的决心和信心。火星探测以难度大、失败率高而著称。是否拥有强大的科技实力主导着各国火星探索的成功与否。虽然人们对火星探测的关注往往仅限于探测器的发射、探测器登陆火星以及探测器在火星上的新发现等,但事实上,探测火星过程中的上述几个关键阶段,是对大量高精尖科学技术发展水平的考查与总结。
统计显示,40多年来,世界各国发起的30多次火星探测计划中,有三分之二以失败告终。但对此应辨证看待,美国宇航局喷气推进实验室火星探测项目负责人瑙代里就曾指出,火星探测计划之所以失败居多,是因为人类对它尝试最多。人类发射的探测器飞经的地球之外的第一颗行星是火星,人类探测器第一次围绕运行、第一次着陆以及第一次漫步的行星也是火星。
刘振兴告诉记者,尽管“猎兔犬2”号的火星探测之旅很可能以失败告终,但欧航局的“火星快车”探测器目前工作正常。它虽然不能像“猎兔犬2”号那样“亲临”现场,但它承担了本次火星探测任务的90%,将在环火星飞行轨道上对火星进行地质、气象、大气等观测活动,而“猎兔犬2”号只承担了10%的探测任务。因此“火星快车”的顺利运转已经是一个巨大的成功。刘振兴指出,由于火星的地理条件、气候状况十分恶劣,因此登陆火星本身就是一件十分艰巨的工程,在此过程中遇到的种种困难和积累的经验无疑将为今后的探测工作提供经验、奠定基础。
步步为营
目前,美国、俄罗斯、欧盟等已进行过火星探测的国家正积极筹备新的火星探测计划,随着火星探测的重新升温,空间大国间新一轮的竞争已然拉开了序幕。
如同载人航天一样,星际探索一方面显示了一个国家的综合国力,另一方面也推动着各国科技和经济实力的提高。作为空间大国的中国,在21世纪深空探测领域的前景又如何呢?刘振兴表示,未来行星探索及开发利用的目标将集中在火星。空间探测及对空间的开发和利用,是反映一个国家高新科技水平和经济实力的重要标志。目前世界上各空间大国,都在积极制订探测火星的宏伟计划。因此开展火星探测研究,对于我国的科学、社会、经济的发展和提高我国的国际地位具有重大的意义。目前,我国在深空探测方面还是一个空白,但作为一个具有航天技术的大国,我国有能力、有基础来填补这个空白,使我国在深空探测中获得自己应有的位置,以便进行平等的国际合作交流,共同发展。
刘振兴强调,发展我国的火星探测,应系统了解国际上火星探测的现状和发展趋势,总结我国在航天技术和空间探测方面的经验教训,对一些技术难题进行攻关,立足国情,充分发挥现有优势,不能完全重复国外已做过的事情。要充分发挥我国科学技术人员的才智,在科学思想和技术方案等方面力求有自己的特色和创新。我国的火星探测应体现力求创新、提高起点和跨越发展的指导思想。
刘振兴指出,火星探测计划应与当前实施的“嫦娥”月球探测工程相配合,尽量利用月球探测发展起来的技术条件和基础;同时,还要考虑火星的具体情况,加强预研,推动我国在深空探测方面的发展。根据我国的国情和条件,以及近年来国际上的火星探测发展,刘振兴认为我国的火星探测应当坚持独立自主和积极开展国际合作相结合的原则,力争在2015年之前提出一套较为完善的火星探测计划,并力争在2020年之前实施首次火星探测活动。 (记者 赵 路) 来源于科学时报