“鳳凰”號成功登陸火星

北京時間2008年5月26日上午7時53分，“鳳凰”號火星探測器成功著陸在火星的北極，它將第一次真正意義上分析火星上的水，并且探測土壤是否能承載生命……從上世紀70年代以來，各國已經向火星發射了十幾個探測器，美國航宇局（NASA）還在2004年的航天遠景規劃中明確提出要把人送上火星，布什在講話中指出，這是旅途不是競賽。那么“鳳凰”的著陸，是這個旅途的哪一站呢？

美國航宇局的火星“信仰”

NASA在2008財年的預算是167億美元，這對于其他各個航天大國來說都是天文數字，然而NASA還嫌不夠！那么，NASA的胃口為何如此之大呢？這是因為從一定意義上說，NASA就是為探索宇宙而存在的，其中最重要的目標就是人類的近鄰——火星。而飛向火星的費用遠遠超過了任何人造地球衛星。

就NASA而言，登陸火星與其說是一個科學目標，不如說是一種如同“宗教”般的信仰。1958年NASA在成立后不久，就啟動了一項任務，在1960年底出臺一個遠景規劃—— “應當使載人探月和臨近行星可行，而且此探索活動應當作為NASA活動的長期目標而施行”。這為NASA生生不息的火星探測打下了基礎。

此后美國航天因為冷戰局面的變化幾經起落，但是NASA探測火星的信仰一直沒有動搖。

1961年，蘇聯實現了第一次載人航天，為了找回顏面，當時的美國總統肯尼迪宣布要在60年代結束前登月，由此實施了“阿波羅”計劃。不過當時的NASA卻把“阿波羅”當作前往火星的一個過渡，而不是冷戰競賽。這一點可以從70年代的NASA計劃中看出來。當時蘇聯登月計劃因為火箭發射失敗而徹底放棄，美國在月球競賽中完勝。在政治家看來此事可以告一段落了，而NASA卻認為“阿波羅”的成功應該給火星探索鋪平了道路，于是提出了龐大的航天計劃。

1969年8月4日，NASA向當時的美國總統尼克松委派的航天任務工作組遞交報告，計劃在1981年11月發射第一批12人探索隊前往火星，其中6人在1982年底到達火星，在火星表面進行30天~60天探索。當時美國深陷越戰泥潭，這個不合時宜的計劃被尼克松否決，NASA幾乎所有的大型工程都被砍掉了。只是因為白宮管理與預算辦公室副主任Casper Wrinberger向尼克松求情，才保留了航天飛機。整個80年代和90年代，NASA最耀眼的型號應該就是航天飛機，可是又有多少人知道，它曾經只是NASA宏偉計劃中的一個配角呢？

2002年哥倫比亞號航天飛機失事，由此引起了對美國航天政策的大反思，也引出了2004年的布什政府航天新遠景，其中明確提出要重返月球進而登陸火星。

作為一個殖民國家，美國的產生就是發現新大陸的結果。從美國人的精神層面上說，探索地外行星和當年開發西部是非常類似的。此次“鳳凰”登陸火星，主要目標是在其北極區尋找水冰。而有了水，就可以生產出生活用水和氧氣，就可以建立人類居住區……

浴火“鳳凰”成功站在火星上

人類迄今為止向火星表面投送過11個探測器，只有5個成功，而“鳳凰”是最新的一個。這個價值4.2億美元的探測器以神話里浴火鳳凰命名，是因為“鳳凰”號從夭折的“火星極地著陸者”和被取消的“火星勘探者著陸器2001”計劃那里“繼承”了大量的硬件和軟件。科學家希望“重生”的“鳳凰”號能在火星探測中獲得更多重大發現。

科學家們希望“鳳凰”號不僅能觸及火星地表之下凍結的水，還希望它能“嘗一嘗”、“聞一聞”火星上的水。如果這些水冰曾經長時間處于液態進而為承載火星生命提供可能的話，“鳳凰”號也許會找到相應的證據。“鳳凰”號甚至還能探測古代或者現代火星生命殘留下來的分子。但是這一切的前提條件是它能挺過著陸前的最后7分鐘。

科學家們解釋說，著陸火星的關鍵是減速。7分鐘前“鳳凰”號還在以每小時20300千米的速度運動，7分鐘后它已經穩穩地著陸在了火星表面。 火星極地著陸者顯然沒有在這一驚心動魄的過程中“存活”下來。2000年一個評估小組曾得出這樣的結論，火星極地著陸者的失敗極有可能是由于著陸器在減速火箭仍處于工作狀態時伸出三條著陸支架造成的。探測器上搭載的計算機將著陸支架受到的沖擊誤認為是著陸時的震動，因此關閉減速火箭。接下去40米的自由下落導致探測器走向了生命終點。

“鳳凰”號著陸的過程與載人飛船返回地面類似，但更為復雜。它以20300千米/小時的速度進入火星大氣層，此時高度為125千米。在降落傘的作用下，“鳳凰”號的速度降低到約馬赫數1.5，然后在12.6千米高度打開降落傘，拋掉熱防護盾、展開支架。當速度降低到1770千米/小時后，“鳳凰”的測地雷達開始工作，在預定著陸場上空搜索合適的著陸點。在距離火星表面1千米時降落傘脫落，距火星地表570米時“鳳凰”上的反推火箭啟動，“托”著“鳳凰”緩緩降落，用三條支架著陸。

有意思的是，“鳳凰”號在下降過程中被已經運行在火星軌道上的“火星環球勘測者”拍了下來，雖然照片不很清晰，但是可以分辨出降落傘和“鳳凰”號的本體。這讓工程師們非常興奮。

熟悉飛船返回程序的讀者可能會發現，“鳳凰”號著陸的過程和飛船有幾處不同。首先是測地雷達，飛船返回的預定著陸場都經過仔細勘察，因此不再需要著陸雷達臨時測量，而“鳳凰”號著陸在未知的地方，只能一邊查勘一邊下降；飛船的主降落傘是不脫落的，飛船落地后傘繩依然牢固地連接在船身上，而“鳳凰”卻不能帶傘著陸，以防傘繩和傘衣遮擋相機鏡頭或妨礙機構動作；飛船對落地姿態沒有嚴格要求，經常可以看到聯盟號飛船和神舟號飛船的返回艙倒在地上等待回收，但是“鳳凰”號一旦倒地是沒有人能幫它重新站起的，倒地就意味著任務失敗，因此“鳳凰”必須站著落到火星表面。

“鳳凰”在降落過程中，降落傘比預定時間晚開了6.5秒，這讓控制人員嚇出了一身冷汗，由于火星到地球的通信時延，他們得知降落傘未按時打開時，“鳳凰”號的著陸過程已經完成了，這就更叫人緊張。幸運的是，“鳳凰”號最終成功著陸。

著陸數小時后，“鳳凰”號上的相機傳回了第一批照片。第一張照片顯示“鳳凰”號的翅膀——太陽能電池板已經成功展開，這意味著“鳳凰”號在3個月的極晝時間里可以得到充足電力。另一張照片拍到了“鳳凰”號的三個“腳”之一，科學家們可以通過照片來判斷“腳”插入火星泥土的厚度，進而分析火星泥土的部分性質。

從照片上，我們可以清晰地看到“鳳凰”穩穩當當地站在地上，雖然它落在了預定著陸區的邊緣，但著陸過程總體來說是成功的。目前NASA正在研究這6.5秒的延遲是如何發生的。

尋找火星生命之源

火星上到底有水嗎？恐怕全世界都對這個問題的答案有興趣。NASA的科學家們認定，在勇氣號和機遇號火星漫游車的探測結果中，有部分照片顯示火星上曾經有地表徑流。而“火星奧德賽”對火星北極地區進行雷達探測時，發現有部分地區的地下回波特征可能是冰層。與NASA合作研制“鳳凰”號的美國亞利桑納大學“鳳凰”工程首席研究員彼得·史密斯甚至激動地對記者說：“我向你保證，地層表面下有冰！” 他們堅信只要你在蓬松的土壤里挖上2厘米～6厘米，你就會挖到非常堅硬的冰塊。因為不論從火星奧德賽探測器得到的中子和 伽瑪射線遙感數據，還是從水蒸汽滲入低溫土壤形成冰塊的模型，科學家們都得到了相似的結論。

不過任何間接證據都不如挖到一塊冰有說服力。因此在今后的三個月里，“鳳凰”將用它2.35米長的機械臂鉆入火星表層。如果“鳳凰”真的挖到了冰，哪怕只是一小塊冰渣子，也是人類第一次在地外行星上找到水，必然引起轟動效應。

但是，沒有人確切知道一旦機械臂挖到冰之后會發生什么。機械臂會將土壤和冰塊樣本送入鳳凰號的兩個分析儀中進行分析。其中一個會把樣本加熱到1000 攝氏度，并將由此產生的氣體送入一臺質譜儀做分子分析。另一個是進行地質化學分析的微型化學實驗室。此后，科學家們會將儀器得到的結果和機械臂上照相機及原子顯微鏡拍攝的圖片進行綜合分析，用來研究火星上是否存在過適合生命的環境。雖然“鳳凰”號本身沒有攜帶生命探測儀，但是如果找到了液態水或者有機化合物，會使“鳳凰”號的著陸地成為未來火星探測炙手可熱的目標。

發現冰以后，科學家們更期待的是找到有機物，但這一結果更難以預料。這些有機物可能是遠古生命的殘骸，或者甚至是在冰層中休眠等待復蘇的生命體。但另外一種可能是，它僅僅是隕星帶來的非生命體物質。回溯到20世紀70年代，“海盜”號探測器發現火星有機物的含量小于十億分之一，甚至連隕星帶來的都沒有發現。因此許多科學家相信，火星會以某種方式產生強氧化劑，進而摧毀土壤表面甚至土壤內部的有機物。他們希望鳳凰號著陸地點的冰能長時間地保護這些有機物，以便鳳凰號去發現。

不過即使真的找到了冰，發現了液態水和有機物，目前的技術距離人類移民火星還非常遙遠。“鳳凰”飛行了6.79億千米、歷時10個月之久才到達火星，這還是航線優化的結果。至于火星和地球之間的無線電通信問題，兩顆行星都在不斷繞太陽公轉，目前的距離有2.75億千米之多，無線電波要跑15分鐘。而且火星上有多少水？能供養多少人口？這些都還是未知數。

從這個角度來講，“鳳凰”也只是漫漫征途中的一小步而已。不過人類文明進化的道路就是這樣一步步走過來的。而美國這樣的海洋民族，其血液中永遠也不缺少冒險精神。如果這次“鳳凰”號發現了水冰，那么人類邁上火星征程的步伐勢必將更快……