今年是人類(lèi)探測(cè)火星五十周年?？茖W(xué)家們認(rèn)為，地球終有毀滅的一天。我們能否離開(kāi)地球，找到另一處生存空間？這已列為行星科學(xué)研究領(lǐng)域未來(lái)10年的首要任務(wù)。人類(lèi)已經(jīng)登上月球，正在開(kāi)展對(duì)火星等其他行星的探測(cè)，不斷地探索宇宙的奧秘。對(duì)火星的探測(cè)曾是前蘇聯(lián)、美國(guó)、歐洲與日本的重要空間探索項(xiàng)目，如今，包括中國(guó)等新興國(guó)家也加入了這個(gè)行列。

    火星探索的歷史 

    以前蘇聯(lián)1962年11月發(fā)射“火星1號(hào)”探測(cè)器為開(kāi)端，人類(lèi)開(kāi)始了對(duì)火星的探索。10年之后，美國(guó)“海盜1號(hào)”登陸器順利落至火星表面，這是人類(lèi)首次和火星最近距離的接觸。近50年來(lái)，人類(lèi)將大量的無(wú)人探測(cè)飛船，包括無(wú)人軌道器、登陸器、巡游器發(fā)射到火星上。其目標(biāo)是收集火星當(dāng)前狀況數(shù)據(jù)，回答有關(guān)火星歷史的問(wèn)題，反觀人類(lèi)所在地球的過(guò)去與可能的將來(lái)，并為人類(lèi)將來(lái)的登陸火星計(jì)劃做準(zhǔn)備。

    美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬2010年在肯尼迪航天中心宣布，他相信，美國(guó)有能力將在本世紀(jì)30年代中期將人類(lèi)送入火星軌道并安全返回地球。美國(guó)政府還宣布放棄以月球?yàn)橹行牡摹靶亲?jì)劃”，把重心轉(zhuǎn)移到探索火星的計(jì)劃上來(lái)。美國(guó)國(guó)家宇航局已經(jīng)制定了總耗資達(dá)數(shù)十億美元的火星研究計(jì)劃。美國(guó)計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)史無(wú)前例的載人火星探測(cè)的目標(biāo)。

    迄今，美國(guó)的火星探測(cè)計(jì)劃已經(jīng)經(jīng)歷了飛近火星、軌道環(huán)繞火星、登陸與漫游火星三個(gè)階段。在第一階段期間，美國(guó)發(fā)射的探測(cè)器有“水手3-4”與“水手6-7”，在這個(gè)過(guò)程中盡可能拍攝足夠多的火星照片；然后是進(jìn)行環(huán)繞飛行，美國(guó)將航天探測(cè)器送入環(huán)火星運(yùn)行軌道，進(jìn)行長(zhǎng)期與全球性研究。執(zhí)行任務(wù)的有：“水手8-9”、“火星觀察者”、“火星環(huán)球探測(cè)器”、“火星氣候軌道器”等；在第三個(gè)階段，美國(guó)發(fā)射火星車(chē)到火星表面活動(dòng)。這一階段的主要火星探測(cè)器包括：“探路者”、“極地登陸者與外太空2號(hào)”、“火星漫游者探測(cè)器”、“鳳凰號(hào)”、“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”等。2003年6月10日，美國(guó)的“勇氣”號(hào)發(fā)射成功；在同月25日又發(fā)射了“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)。

    美國(guó)國(guó)家宇航局專家稱，“勇氣”號(hào)是發(fā)射到火星上的第一個(gè)可以移動(dòng)的、自動(dòng)化大型實(shí)驗(yàn)室，標(biāo)志著人類(lèi)發(fā)射的星際探測(cè)器自動(dòng)化程度提升到了前所未有的水平。“勇氣”有自己的“大腦、頸、頭、眼睛、手臂”。它的“大腦”是一臺(tái)每秒能執(zhí)行約2000萬(wàn)條指令的計(jì)算機(jī)。所謂“頸”和“頭”是火星車(chē)上伸出的一個(gè)桅桿式結(jié)構(gòu)，距火星車(chē)輪子底部高度約為1.4米，上面裝有一對(duì)可拍攝火星表面彩色照片的全景照相機(jī)作為“眼睛”。有了它們，火星車(chē)能像站在火星表面的人一樣環(huán)視四周。當(dāng)“勇氣”號(hào)發(fā)現(xiàn)值得探測(cè)的目標(biāo)，它會(huì)以6個(gè)輪子當(dāng)“腿”，走到目標(biāo)面前，然后伸出“手”來(lái)進(jìn)行拍攝?；鹦擒?chē)的“手臂”具有與人肩、肘和腕關(guān)節(jié)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，能夠靈活地伸展、彎曲和轉(zhuǎn)動(dòng)。“勇氣”號(hào)首次測(cè)量了火星上的溫度。那里白天的最高溫度約為5攝氏度，最低溫度約為零下15攝氏度。

    美國(guó)科學(xué)家通過(guò)不同火星探測(cè)器所搜集的數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，干燥得近乎沙漠的火星表面仍然有一定含量的水。在火星表面的一些地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地采樣，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)火星歷史上曾有足以支持生命的環(huán)境。對(duì)火星表面的構(gòu)成有了新的認(rèn)識(shí)，其中包括：火星表面含有硅酸鹽、冰和霜凍、礦物質(zhì)的水合結(jié)晶以及水合沉積物，表明其歷史環(huán)境更適合支持生命；火星表面的峽谷和山丘上，含有硫酸鎂石、石膏和多水合硫酸鹽，這些都是帶有結(jié)晶水的硫酸鹽。這表明，在火星最初的10億年歷史中,水曾經(jīng)非常普遍；火星表面富含橄欖石以及低鈣和高鈣輝石，這些是火山噴發(fā)的跡象?？茖W(xué)家們的分析還顯示，火星表面盡管富含硅酸鹽和硫酸鹽，卻沒(méi)有碳酸鹽；火星的水以冰塊和霜凍的形式存在于南北兩極，表面被薄薄的干冰覆蓋；火星歷史上水覆蓋的面積非常廣泛。

    夢(mèng)幻的“好奇”之旅

    2011年11月，美國(guó)又成功地發(fā)射了“好奇”號(hào)火星車(chē)，繼續(xù)踏上探索火星生命痕跡的征程?！昂闷妗碧?hào)的研制始于2004年，共耗資25億美元，是迄今最昂貴的火星探測(cè)項(xiàng)目。它重達(dá)900多公斤，有6個(gè)輪子支撐，整體大小和一輛轎車(chē)相近，是“機(jī)遇”號(hào)和“勇氣”號(hào)火星車(chē)的5倍多，長(zhǎng)度約為它們的2倍。“好奇”號(hào)將經(jīng)過(guò)約5.6億英里(約9億公里)的長(zhǎng)途跋涉，預(yù)計(jì)于今年8月6日在火星著陸。

    美國(guó)航天局2006年即著手挑選“好奇”號(hào)的著陸點(diǎn)，最初候選點(diǎn)有30多個(gè)，2008年壓縮至4個(gè)，最終選擇了蓋爾隕坑。蓋爾隕坑位于火星赤道以南，得名于澳大利亞已故天文學(xué)家沃爾特·蓋爾，形成于大約3.5億至3.8億年前，直徑約為154公里，面積相當(dāng)于美國(guó)康涅狄格州和羅得島州之和。蓋爾隕坑中心山丘的層狀物含黏土和硫酸，著陸點(diǎn)周?chē)嬖诔练e物形成的沖積扇，這些物質(zhì)和地貌的形成都與水有關(guān)。“好奇”號(hào)的著陸點(diǎn)預(yù)定在火星蓋爾隕坑中心山丘的一處山腳下。在降落火星表面時(shí)，“好奇”號(hào)將采用全新的“天空起重機(jī)”著陸技術(shù)。在其進(jìn)入火星大氣過(guò)程中，著陸器的重心會(huì)發(fā)生改變以獲得升力，隨后展開(kāi)降落傘；進(jìn)入大氣后，著陸器將由火箭提供動(dòng)力在空中盤(pán)旋，并借助尼龍繩索將其降至火星表面。

    “好奇”號(hào)以核燃料钚提供動(dòng)力，并攜帶了更多、更先進(jìn)的探測(cè)設(shè)備，如全景攝像機(jī)、機(jī)械臂末端透鏡成像儀、降落階段照相機(jī)、火星樣品分析裝置、化學(xué)和礦物學(xué)設(shè)備、化學(xué)和成像設(shè)備、α粒子—X射線光譜儀、中子反照率測(cè)量?jī)x、輻射強(qiáng)度評(píng)估裝置、周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)臺(tái)、火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室等。

    “好奇”號(hào)在火星表面的連續(xù)行駛能力很強(qiáng)，它每天可在火星上跋涉約200米。此外，蓋爾隕坑附近有一個(gè)高度達(dá)5000米的火星山，美國(guó)航空航天局稱，如果條件允許，“好奇”號(hào)還將嘗試攀登這座山?！昂闷妗碧?hào)此行不是為了尋找生命，而是了解火星環(huán)境演化史，尋找火星上是否存在細(xì)菌、微生物等生命存活的環(huán)境和宇航員能否在火星上存活。生命存在有三個(gè)要素：水、能源和碳，美國(guó)此前的探測(cè)任務(wù)已確定火星上存在有水和能源，但還不能確定火星上是否存在碳。

    關(guān)于火星探測(cè)的爭(zhēng)論

    開(kāi)展火星探測(cè)活動(dòng)在美國(guó)也激起了不同聲音，甚至招致許多人的反對(duì)，不少科學(xué)家認(rèn)為，探測(cè)火星從某種意義上講是不負(fù)責(zé)任的。美國(guó)天文研究中心穆丁表示，前往火星的計(jì)劃即使算不上瘋狂，也可稱之為極端，這是一件非?？膳碌氖虑?。如果這僅僅是一個(gè)科幻小說(shuō)中的情景，我們還可以一笑了之，但現(xiàn)在，它快變成一個(gè)恐怖的事實(shí)。他認(rèn)為，人類(lèi)已經(jīng)以一個(gè)驚人的速度破壞了自己居住的星球，現(xiàn)在，我們不僅不對(duì)此進(jìn)行反思和補(bǔ)救，反而又開(kāi)始討論如何去毀掉另一個(gè)星球。美國(guó)國(guó)家宇航局太空生物學(xué)家普拉特表示，對(duì)火星生態(tài)環(huán)境的影響會(huì)危及可能存在的火星生命，這會(huì)給太空生物學(xué)帶來(lái)無(wú)法彌補(bǔ)的災(zāi)難。她說(shuō)，我們正發(fā)現(xiàn)火星上可能存在生命，她越來(lái)越覺(jué)得，那些微生物可能就躲在火星的土壤里，我們即將迎來(lái)發(fā)現(xiàn)火星生命的那一天?？墒乾F(xiàn)在，有些人卻在商量如何“殖民火星”，這將完全毀掉火星本土的生命。這在科學(xué)上和倫理上都是個(gè)大錯(cuò)誤。

    不過(guò)，支持者強(qiáng)調(diào)，在海洋與河流從火星消失幾百萬(wàn)年之后的今天，探索并移居火星，可能為人類(lèi)擴(kuò)展到其他世界提供立足之地。雖然火星寒冷、干燥且?guī)缀鯖](méi)有風(fēng)，但是它曾經(jīng)溫暖和濕潤(rùn)過(guò)。如果能夠在火星表面的巖石下找到水，那么人類(lèi)最終定居火星并非不可實(shí)現(xiàn)。美國(guó)宇航局加利福尼亞州艾姆斯研究中心專家麥克凱說(shuō)：“我們應(yīng)該認(rèn)真考慮送地球生命去火星的可能性”，這也是人類(lèi)解決生命延續(xù)問(wèn)題的途徑之一。

    根據(jù)美國(guó)國(guó)家宇航局的規(guī)劃，美國(guó)未來(lái)的火星探測(cè)計(jì)劃包括以下三個(gè)方面：一是飛機(jī)與氣球探測(cè)。美國(guó)將向火星發(fā)射航天飛機(jī)，并以前所未有的視角觀察火星，在火星的空中進(jìn)行飛翔觀測(cè)；二是進(jìn)行表面探測(cè)。探測(cè)器進(jìn)入火星地表以下，了解火星的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，揭開(kāi)火星是否有水的謎團(tuán)；三是進(jìn)行樣本采集。從火星的巖石、土壤和大氣采集樣本，并送回地球進(jìn)行研究，這將為科學(xué)家在地球的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行精確研究提供條件，甚至得出火星未來(lái)是否適宜人類(lèi)居住的最終結(jié)論。 

    為了探索火星奧秘，人類(lèi)已付出了巨大的代價(jià)。近50年來(lái)，大約有三分之二的航天器在駛往火星的過(guò)程中失敗，有的甚至發(fā)射時(shí)就走向終結(jié)。如此高的失敗率在很大程度上歸因于星際旅行的復(fù)雜性與眾多的變數(shù)。因此，許多科學(xué)家把火星探測(cè)課題戲稱為“可怕的銀河系食尸鬼”。將火星探測(cè)歷程稱為“火星詛咒”。 

    根據(jù)人類(lèi)目前對(duì)火星的認(rèn)識(shí)，科學(xué)家已基本肯定，火星是一個(gè)沒(méi)有高級(jí)生命的世界，也不存在流傳甚廣的“火星人”。但是火星上有沒(méi)有與地球不同的其他形式的生命或曾經(jīng)存在過(guò)有智慧的高級(jí)生物？火星上是否存在適宜生命生存的環(huán)境？依然是個(gè)謎。解開(kāi)這個(gè)難題還需人類(lèi)不懈的努力。

    (本報(bào)駐華盛頓記者  徐啟生)