追蹤“火衛一”行動

俄羅斯曾于2009年初宣布，最早將在2009年10月向火星的衛星(簡稱“火衛”)福波斯發射“福波斯一土壤”飛船，飛船將登陸福波斯，并提取這顆火衛的一些表面樣本帶回地球。這引起了國際天文學界的廣泛關注，天文學家稱“福波斯一土壤”計劃是有史以來“最大膽的無人太空探測計劃之一”。可到2009年9月，俄羅斯又宣布，因需要進一步完善，“福波斯一土壤”飛船的發射將推遲到2011年。

天文學家為什么對“福波斯”情有獨鐘呢?

設想：移民火星用它作跳板

火衛福波斯是于1877年8月18日由天文學家阿薩夫·霍爾在美國海軍天文臺首次發現的。在火星僅有的兩顆衛星中，福波斯是較大的、距離火星較近的一顆。火星的另一顆衛星是德莫斯。我國稱福波斯為火衛一，稱德莫斯為火衛二。

福波斯是一顆小天體，在距離其母行星火星核心約9377千米的軌道上運行，與火星之間的距離比其他任何已知衛星與母行星之間的距離都近。天文學家之所以對這樣一個小天體感興趣，是因為他們認為通過探測它，可以了解太陽系早期歷史的信息。

與地球的衛星月球不同，福波斯是一塊土豆形狀的大巖石，寬約20千米，長約27千米，顏色黑得像煤。在福波斯表面，有一個寬近10千米、名叫史蒂克妮的隕擊坑，它是一次幾乎將這顆“侏儒衛星”撞碎的大碰撞的證據。福波斯距離火星很近，僅約6000千米，而地球與月球之間的平均距離長達約39萬千米。由于靠近火星，福波斯每7小時39分鐘就環繞火星一圈，這使得福波斯上的一個月還不到一個火星日的三分之一。而過于靠近火星。受潮汐力(火星引力)影響，福波斯的軌道不斷減小，將會越來越靠近火星。

也正因為距離火星很近，且其一面總是朝向火星，所以福波斯是觀測火星的一個好地方，也因此可能成為載人探索火星的前哨站。更重要的是，如果人類在福波斯上面建立前哨站，可以很好地避開太空輻射——既能得到火星的庇護，又能得到福波斯本身的保護。控制人員甚至可以在福波斯的表面遙控火星表面的機器人，從而消除原本不得不忍受的10到20分鐘的訊號遲延——火星巡游車把訊號發回地球需要10到20分鐘。此外，福波斯還可以成為載人火星之旅的一個天然的集結待命區。

當然，在我們制定福波斯人類前哨站藍圖之前，必須深入了解這顆火衛的情況。但科學家眼下連福波斯的構成也不十分清楚。他們推測，福波斯同一組被稱為“碳粒隕星”的小行星相似，都是太陽系形成時期余下的殘塊，在這些原始的天體中包含著構筑生命大廈的磚頭——氨基酸，并且至今保持著原貌。科學家還推測，碳粒隕星雨降落到地球上，很可能為早期地球播下了生命的種子。科學家還根據福波斯和德莫斯特有’的構成推測，它們可能原本就是被火星引力所俘獲的小行星。不過，這一推測遠非定論。

天文學家期待“福波斯一土壤”屆時能把福波斯的土壤樣本帶回地球，這樣他們就可以詳盡分析其成分和年齡，進一步了解福波斯的歷史，從而更深入地揭示太陽系形成時期的情況。

奇特：去遠方比到近處更容易

按理說，人們更關注的應該是火星這顆紅色行星本身，而不是火星的衛星。那俄羅斯人的“福波斯-土壤”的探測目標為什么不是火星，而是福波斯呢?對這個問題的回答你可能難以相信—一從地球發射一艘無人飛船往返福波斯，比從地球往返月球還容易。這又是怎么回事?

通常人們根據直覺認為，太空飛行所需的能量一定跟太空飛行的距離有關。但實際上，與人們的直覺相反，根據軌道機理法則，在太陽系中的兩點之間旅行所需的能量，與這兩點之間的距離幾乎沒有關系，而與一個叫作“德爾塔-V”的參量有很大的關系。

所謂“德爾塔-V”，是指飛船用以從一個軌道轉到另一個軌道所需要的速度改變值。“德爾塔-v”的大小取決于下列因素：飛船出發點與到達點的引力場強度；飛船在遠離或接近太陽時所需的能量；飛船能從大氣制動(在一顆行星的大氣層中飛過以幫助減速)中獲得多少幫助。

實際上，從地球上發射一艘無人飛船到福波斯，比到月球還容易——一艘無人飛船從地球往返福波斯，所需的總“德爾塔-V”低得驚人，只相當于地球和月球的往返之旅所需的約80％。這一方面是因為福波斯的引力微弱，你甚至只需一次投擲就足以將一只壘球從福波斯表面發射到太空(當然，發射載人飛船到福波斯則復雜得多，因為前往月球只需3天時間，而前往福波斯需要6個月，機組人員所需的食物和空氣自然要比前去月球多得多)。

另一方面，要讓飛船直接到達火星表面，然后重新回到軌道，所需的“德爾塔-v”也比前往福波斯大得多。這就是說，在福波斯表面建立并維持一個人類前哨站比在火星表面要容易得多，成本也會低得多。

假如該任務取得成功，“福波斯一土壤”將成為在地球與福波斯之間的太空高速路上往返的第一艘地球飛船。屆時，這艘一噸重的飛船將首先進入環繞火星的軌道，開始遠距離地探測福波斯。待科學家選定登陸地點后，飛船就會登陸福波斯。之后，飛船將伸展一只機械臂，開始搜集福波斯表面的土壤和巖石樣本，并最終將樣本帶回地球。飛船的主體將作為小型返回艙的發射座，永遠地留在福波斯表面。

當106千克重的返回艙到達地球后，它將拋下一個足球大小的微型艙，其內含一個僅拇指大小的樣本罐。罐里裝著寶貴的福波斯土壤樣本。這個樣本罐最終將在哈薩克斯坦境內一個邊遠地區硬著陸。

重要：了解太陽系早期歷史

行星學家希望通過分析福波斯的土壤樣本，來揭示這顆火衛內部深處的性質。福波斯的密度很低，僅相當于一般玄武巖的約三分之二，這意味著福波斯可能與太陽系小行星帶外圍那些富含水分的天體相似，福波斯也可能就是一個巖石堆，巖石塊之間有很多縫隙。

如果要把福波斯作為載人登陸火星的前沿陣地，首先必須弄清楚的問題有：福波斯是否含有水?如果有，有多少?水以何種形式存在、存在于何處等等。找到這些問題的答案，無疑將有助于確定以何種方式載人前往火星。

福波斯的外表也有諸多奧秘待解。除了巨大的史蒂克妮隕擊坑之外，其表面還有一系列長長的隕擊坑，這是火衛二德莫斯所不具備的特征。而且迄今為止，由太空探測器拍攝過的6顆常規小行星也都不具備這些特征。有一種理論認為，福波斯的這些隕擊坑是古老的蒸氣噴口，是遠古一次災難性碰撞的遺產，這次碰撞碰裂了福波斯的地殼，加熱了福波斯的內部，使蒸氣噴涌而出。假如這種假說成立，對未來的載人火星之旅來說當然是好消息，因為噴氣口標志著含水礦物質層所在的位置，或許下面深埋著大量的水冰。

第二種猜測則沒那么誘人了——這些隕擊坑是火星潮汐力或天體撞擊導致的裂縫，正是潮汐力和撞擊導致了福波斯整個變形。

第三種理論認為，福波斯表面的隕擊坑鏈與火星古代遭遇的多次碰撞有關。火星在過去遭遇的一些隕星撞擊力度非常之大，以至于被撞出的火星地殼碎塊以大大高于逃逸速度(指能掙脫火星引力的最低速度)的速度飛向太空。

科學家在地球上發現了一些明顯是起源于(即來自于)火星的隕石，它們顯然是在太陽系中飄飛了一陣子之后才登陸地球的。既然火星碎片能夠到達地球，那么其中很多碎片應該在逃離火星途中撞上了福波斯，這樣一來，自然會在福波斯表面形成隕擊坑鏈及其他的隕擊坑地貌。一些天文學家通過電腦模擬發現，福波斯表面可能多達10％都是由來自火星的材料構成的。

如此看來，俄羅斯的“福波斯一土壤”計劃無論何時實施，其創意本身就非常高明。

考慮易到達性，福波斯是未來太空探索的一個天然前哨站。