“好奇”的火星使命

張唯誠(chéng)

“我出發(fā)啦!”

“好奇”號(hào)火星車(chē)被減速傘包裹著，呆在一個(gè)密封的容器里，它終于在2011年11月26日被送出了地球大氣層。此后，它要無(wú)聲無(wú)息地開(kāi)始長(zhǎng)達(dá)8個(gè)多月的漫長(zhǎng)旅行，直到迎來(lái)它的目的地——火星。對(duì)于“好奇”來(lái)說(shuō)，那將是它火星生涯的第一個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)：它要著陸在這顆紅色星球上。

在探索火星的道路上，人類(lèi)遭遇過(guò)多次失敗。迄今為止，人類(lèi)共向火星發(fā)射了40枚左右的探測(cè)器，但成功的比率不到一半，多數(shù)探測(cè)器的火星生涯還沒(méi)有正式開(kāi)始便宣告結(jié)束了。比如近期中國(guó)的“螢火一號(hào)”火星探測(cè)器就隨同搭載它的俄羅斯“福布斯一土壤”火星探測(cè)器一同失去聯(lián)系。火星著陸對(duì)于所有探測(cè)器來(lái)說(shuō)都是—個(gè)驚心動(dòng)魄的時(shí)刻。

不過(guò)“好奇”裝配了更先進(jìn)的著陸系統(tǒng)，它和此前的火星著陸器并不一樣。1996年發(fā)射的“索杰納”和2003年發(fā)射的“勇氣”和“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)都采用氣囊著陸方式，但這種方式對(duì)沉重的“好奇”并不合適。2007年發(fā)射的“鳳凰”號(hào)火星車(chē)是通過(guò)減速推進(jìn)器的制動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)軟著陸的。不過(guò)，這種方法也出現(xiàn)過(guò)失誤，1999年“火星極地著陸者”采用這種方法在火星南極預(yù)定地點(diǎn)著陸時(shí)就與地面失去了聯(lián)系。

這是2012年的8月，“好奇”結(jié)束了寂寞的旅行，以接近每秒6千米的速度進(jìn)入火星大氣層。在離火星表面10千米的地方，它打開(kāi)降落傘，首先利用降落傘進(jìn)行減速，并拋棄外部保護(hù)殼。當(dāng)“好奇”距火星表面只有1千米的時(shí)候，一個(gè)名為“天空起重機(jī)”的裝置登場(chǎng)了。“天空起重機(jī)”是美國(guó)宇航局新研制的一種全新著陸裝置，它不同于起緩沖作用的氣囊，也不同于僅僅起制動(dòng)作用的減速推進(jìn)器，它的作用類(lèi)似于一個(gè)強(qiáng)勁有力的“抓手”，直接把“好奇”這輛大型火星車(chē)“放”到火星上。

當(dāng)降落傘也被拋棄后，“天空起重機(jī)”放出繩索，”好奇”便被繩索懸吊著慢慢下降，最終被小心翼翼地放在了火星的地面上。當(dāng)“好奇”的輪子接觸地面時(shí)，“天空起重機(jī)”很快便得到了信號(hào)，那是“好奇”發(fā)出的“我站在火星上啦!”“天空起重機(jī)”于是與“好奇”脫離，為了不傷著“好奇”，它自動(dòng)飛離著陸點(diǎn)，并在一個(gè)較遠(yuǎn)的地方隕落。

“好奇”的著陸點(diǎn)是蓋爾隕石坑，這是科學(xué)家們經(jīng)過(guò)十幾輪投票后而精心挑選出來(lái)的。蓋爾隕石坑位于火星赤道以南，直徑約150千米，中央有一個(gè)由層狀沉積物組成的小丘。這樣的地形是如何形成的?地質(zhì)學(xué)家們的看法不盡一致，但有一點(diǎn)可以肯定，那就是水參與了這個(gè)隕石坑地形的塑造，因?yàn)樗撞康膸r石層是由黏土和硫酸鈉構(gòu)成的，而這兩種物質(zhì)的形成都離不開(kāi)水。

“我很努力。也很能干”

和以前的火星任務(wù)有些不同的是，“好奇”并不僅僅是為了尋找水而來(lái)的，它更希望尋找到的是有機(jī)分子，這種復(fù)雜的含碳分子盡管不是直接的生命信號(hào)，但卻是形成生命的材料。科學(xué)家們相信，蓋爾隕石坑會(huì)給“好奇”提供更多找到有機(jī)分子的機(jī)會(huì)，因?yàn)樵诘厍蛏线@些分子通常保存在完美的顆粒物中，而蓋爾隕石坑有很好的黏土層，地形呈多樣性，且形成多與水有關(guān)，這正是科學(xué)家們最終選擇蓋爾隕石坑的原因。他們相信，在那個(gè)地方，“好奇”有可能遇到多種潛藏生命物質(zhì)的地形，而不是一種。

不過(guò)，真要找到有機(jī)分子并不容易。科學(xué)家們一般認(rèn)為，火星上的有機(jī)分子應(yīng)該來(lái)自太空中不斷撞向火星的隕石，但以前的各項(xiàng)任務(wù)都沒(méi)有真正發(fā)現(xiàn)它們，其原因有可能是由于有機(jī)分子非常容易遭到破壞。遠(yuǎn)古的有機(jī)物質(zhì)通常被鎖在巖石中，它們有可能在被流水沖刷的時(shí)候分離出來(lái)并生成了二氧化碳?xì)怏w。假若這些有機(jī)物埋藏在地下，地下的熱量又有可能破壞它們。即使不被流水和熱量所破壞，假若它們存在于地表，宇宙射線(xiàn)和氧化物，例如過(guò)氧化氫也有可能切斷它們的分子鏈結(jié)構(gòu)，這樣一來(lái)它們也同樣難以幸免。

好在“好奇”的裝備已非它的前輩火星車(chē)所能比擬，它向人類(lèi)提供的有關(guān)火星的知識(shí)很可能是前所未有的。“好奇”的“火星樣品分析儀”是專(zhuān)為尋找火星土壤中的有機(jī)物質(zhì)而研制的，它由質(zhì)譜儀、色譜儀、光譜儀等精密儀器組成，這個(gè)小型車(chē)載實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)尋找和研究火星上的碳的同位素。在地球上，碳的同位素是生命誕生的基本元素。

在探測(cè)巖石方面，“好奇”的本領(lǐng)也大大超過(guò)了“勇氣”和“機(jī)遇”。“勇氣”和“機(jī)遇”只能通過(guò)搡測(cè)光譜發(fā)現(xiàn)巖石中的特殊元素如鐵等，但“好奇”有一架激光蒸發(fā)儀，它能在9米開(kāi)外發(fā)射一束激光，然后研究巖石蒸發(fā)物的光譜。假若發(fā)現(xiàn)了感興趣元素，“好奇”便會(huì)接近巖石，使用一個(gè)鉆頭伸進(jìn)巖石中提取樣品，并將粉狀的巖石樣品放進(jìn)光譜分析儀中，利用x射線(xiàn)研究巖石樣品的衍射圖形。這些“圖形”就像礦物的“指紋”，因?yàn)槊糠N礦物都有其獨(dú)特的x射線(xiàn)衍射標(biāo)記。通過(guò)這樣的方法，“好奇”號(hào)將會(huì)告訴我們火星上有些什么礦物和每種礦物的儲(chǔ)量，這些信息將透露這些礦物形成時(shí)火星的溫度、壓力、酸度以及其他狀態(tài)。它們是研究火星形成和演化的重要資料，也是科學(xué)家們了解蓋爾隕石坑是否有可能存在有機(jī)物質(zhì)的重要依據(jù)。

“火星上見(jiàn)，祝我好運(yùn)哦!”

“好奇”號(hào)的正式名稱(chēng)是“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”，是繼“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)之后的新一代大型火星車(chē)。它的重量是“勇氣”和“機(jī)遇”的5倍，長(zhǎng)度是它們的2倍，它的6個(gè)輪子安裝在細(xì)長(zhǎng)的“腿”上，能夠攀爬很陡的斜坡。和“勇氣”和“機(jī)遇”相比，它的活動(dòng)范圍和機(jī)動(dòng)性能都大幅提高。另外，“好奇”還將為地面提供前所未有的火星精彩照片，這得益它擁有的先進(jìn)的攝像系統(tǒng)，它的主照相機(jī)是一部光學(xué)變焦多譜立體相機(jī)，還有一部火星手持透鏡成像儀，‘它將為人們提供火星地表極佳的特寫(xiě)鏡頭。

“好奇”的動(dòng)力來(lái)自核燃料钚，這意味著它不再像“勇氣”和“機(jī)遇”那樣因使用太陽(yáng)能而使探索活動(dòng)受到限制了。火星上時(shí)常沙塵滾滾，太陽(yáng)能電池板常被大量沙塵所覆蓋，太陽(yáng)能電池的效能因而大受影響，電力變得空前微弱，這種事在“勇氣”身上發(fā)生過(guò)，科學(xué)家們要費(fèi)好大的力氣幫助它恢復(fù)活力。況且，假若“好奇”使用太陽(yáng)能，它就要盡可能讓自己在陽(yáng)光充足的地方工作，活動(dòng)范圍會(huì)受到影響，而使用核動(dòng)力就不用受此限制，它提供的能量還能讓“好奇”的使用期限大幅度延長(zhǎng)。

但“好奇”使用核動(dòng)力也遭到一些環(huán)保人士和普通民眾的反對(duì)，他們對(duì)核燃料心懷恐懼，這種恐懼幾乎使這項(xiàng)計(jì)劃面臨夭折。2006年，美國(guó)宇航局公布了發(fā)射“好奇”可能對(duì)環(huán)境造成的影響的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，他們?cè)偃龔?qiáng)調(diào)技術(shù)的可靠性，在一定程度上緩解了公眾的擔(dān)憂(yōu)。可是，“好奇”的總成本也一漲再漲，好在“好奇”最終終于啟程了。它的火星使命將是新千年美國(guó)火星探測(cè)計(jì)劃的重頭戲。假若“好奇”成功著陸，那將開(kāi)啟人類(lèi)火星探測(cè)的新篇章，火星將成為人類(lèi)太陽(yáng)系探索的夢(mèng)想之地。人們期盼著8個(gè)月后傳來(lái)“好奇”平安站立在火星上的好消息。