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飛往火星,我們距離日夜追求的星球還有多遠?


飛往火星,我們距離日夜追求的星球還有多遠?



多少年以來,地球人都做同一個夢:征服宇宙,飛向太空,尋找地球的夥伴——外星人。

1972年3月和1973年4月,宇宙科學家通過行星探測器向宇售運送了兩張特殊的地球名片。


1977年8月和9月,科學家們又先後向宇宙太空送去了兩張「地球之音」唱片。


這是地球人向宇宙太空發出的第一聲呼喚,是地球人以最生活化的方式向外星人發出的熱情邀請。



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火星可能是生命隱藏的地方


科學家們通過對宇宙的研究認為,在廣闊無垠的宇宙里,只要某顆星球上具備了像地球一樣的自然環境和條件,就可能有生命的存在,地球人應該不是宇宙間孤獨的人群。為此,科學家們做了大量的觀察,發現地球的近鄰——火星很可能是一個隱藏生命的星球。


人們都知道,生命的存在需要具備三大條件:陽光、空氣和水。火星的環境很像地球:


首先,它與太陽的平均距離為1.524個天文單位,比地球與太陽的距離稍遠;同時,它具有堅硬的固體表面,且有季節性和地質性的氣候變化周期。


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其次,它的表面存在著由流水形成的乾涸河床,說明在古老的年代裡,這裡可能有過液態水;科學家們考察發現,火星的環境條件與地球的南極洲相似,尤其在火星的兩極地區,極冠的變化說明那裡不僅存在著水,而且夏季溫度會達到0℃以上,極有可能存在著與生長在嚴寒南極的白色地衣和綠色水藻相類似的生命。


再者,火星上雖然空氣稀薄,且大氣成分的95%以上是使人窒息的二氧化碳,但是它仍有少量氧氣的存在。


那麼,火星上到底有沒有生物呢?這是個百多年來最大的懸案。

近20年來,無數的太空探測器不斷被送到火星表面,但科學家們仍然沒有找到生物存在與否的任何真憑實據。不過,他們相信,除地球以外,如果太陽系裡存在別的生物,那一定在火星上。



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火星探險進入了黃金時代

去年8月,英國科學家宣稱,他們在掉落地球的火星隕石中找到有微生物存在的跡象。這個發現,馬上引起各國科學家的強烈興趣,勾起全球人類的極大期望。在一片尋找「外星人」的呼聲中,美國、俄羅斯、日本等國紛紛定下了今後10年的火星探險計劃。


去年11月,由俄羅斯發射的「火星96」,有美國和近20個歐洲國家共同參與,目標是把多個探測器運載到火星,可惜發射失敗。


去年12月4日,美國再次向火星發射太空船「探路者」號,這艘飛船採用了革新的降落系統,以每秒鐘約7.5公里的速度衝進火星的大氣層,它的獨特設計也允許它在凹凸不平的多岩石地形順利登陸。它的著陸點被定在一個叫阿列斯巴列斯峽谷的地方,那裡是岩石和土壤集中的地方,也是採集各種樣本的絕佳場所。



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1997年7月4日,在茫茫太空中孤獨前行了將近5億公里的美國火星探測飛船「探路者」號向地球發回訊號:「已進入火星軌道」。


12個小時後,它發回了一批令全世界科學家和大小傳媒雀躍不止的禮物——火星地表照片。這些照片表明,在它著陸的火星阿瑞斯平原幾十億年前曾經發生過滔天洪水!


當「探路者」在荒涼的阿瑞斯平原遙望地球,度過第一個平均氣溫為零下70攝氏度的火星之夜後,本次探險的主角——火星車「索傑納」開始舒展它那6隻笨拙的小輪,準備進行火星漫遊。這輛造價2500萬美元的小車是根據19世紀美國廢奴主義者索傑納·特魯斯的名字而命名的,它將以每秒一厘米的速度在火星上運動,並以一名科學家式的專業精神對火星進行21年來最詳盡的考察。


「索傑納」的第一個目標便是「探路者」號旁邊的一塊名叫「藤壺·比爾」的火星岩石,大小與一個足球差不多,這些需考察的岩石都是由美國兒童根據它們的特徵或自己喜愛的卡通人物命名的。「索傑納」身上有一台阿爾法—質子—X射線光譜儀,可以對岩石的成分進行精密的分析。


結果又是一個出人意料的驚喜,科學家根據火星車傳回來的數據進行整理後,得出結論:一是火星岩石的成分與地球的十分相似,比地球的衛星——月球更甚;二是地球上所謂火星隕石確實與火星上的岩石具有相同特徵。原來,這顆被西方人用「戰神」命名的星球,竟然是地球的兄弟,孜孜不倦的「索傑納」發回的新一批照片證明:火星上不但曾有水,可能還有過更溫暖的大氣層,而這正是行星上進化生命的兩項要素。



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在隨後的一個多星期里,它又對兩塊岩石進行了詳盡的分析,雖然其間曾經歷過通訊中斷和「交通事故」,但大都是有驚無險。「索傑納」和「探路者」成為了那一個多星期里全世界媒體的焦點,它們向地球發回的大量照片和數據,其信息量是當初估計的5倍多,僅處理這些珍貴的「火星檔案」就足夠專家們忙上幾年。所有證據者都表明,火星與地球極其相似,「火星生命說」極具可能,這次6億美元的火星探險可謂物有所值。


7月15日後,美國宣布這次「火星探路者」的探測計劃完成。「探路者」與「索傑納」將成為火星的「永久居民」,繼續向地球的指揮中心報告火星的情況,直到能源衰竭。不過,它們的成就將被永遠載人人類火星探險的史冊。


到1998年,日本的「行星B」號探測船也將登上國際火星探測舞台,它的重量不到258公斤,利用小型火箭發射,與「探路者」一樣,它是借小型化技術產生優異的性能,並載有光學相機,對火星表面的狀態和大規模氣象變化的進行探測。此外,「行星B」也利用低頻率雷達檢查藏在火星地下的水。科學家認為,水是調查火星歷史的重要線索。因為水的存在對生命而言是不可缺少的。有些學者甚至認為,火星有沒有生命存在,和這個星上的水存在於何處、水量的多少有直接關係。


公元2000年以後,地球上還將有更多的火星探險計劃,例如法國太空總署已經開始開發和試驗能夠發射到火星上空的新探測系統,而俄羅斯和美國也計劃開發更高的軌道探測船,日本還打算將各種軌道船、登陸小艇和遨遊車送到火星上去。


總之,火星探測的黃金時代已經來臨,人類或許可以在21世紀登上火星,在這片紅色大地上留下地球人的足跡。



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人類上火星,任重而道遠


人類要登上火星,是一項艱巨而昂貴的工程。


在太空工程中,能量和技術是兩個必不可少的條件。28年前,人類已經成功地登上月球,並成功返回地面,不過,在太空科學已經進步了不知多少倍的今日,人類要往返火星仍然面臨著難以估量的困難。簡單地說,把人類送上火星後再成功返回的最大困難是,我們無法建造一艘足夠大的太空船來運載往返火星所需的燃料。


科學家們預計,只要將太空船的速度提高到「阿波羅」號的3倍,人類就可以藉助地球繞太陽旋轉的慣性,在6個月至1年的時間飛到火星上。但是,要將飛船速度提高3倍,談何容易。


一方面,火星與地球的距離是月球與地球間距離的1000倍,太空船所需要攜帶的燃料重量巨大;另一方面,火星的地心引力是月球的兩倍,要離開火星返回地面,所需的燃料對於飛船來說又是一個沉重的負擔。


要了解其中奧妙,必須先解釋火箭的原理。


火箭的推進是基於物理學上的「能量轉換定律」。這定律說,如果你把一個物體拋出去,就會在相反方向出現反彈力。火箭尾部向後「噴」出大量物質時就會產生向前的推進力。


火箭的推進力決定於3個因素:推進劑向後推出的速度、噴出的推進劑重量以及火箭本身的重量。所謂火箭的重量除了載重之外,也包括尚未燃燒的推進劑重量。


以氣球來解釋大家就容易明白。



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如果氣球口不綁起來,一放手空氣立刻泄出來,氣球就向前飛竄。如果氣球是鐵做成的,太重當然飛不起來。如果氣球中的氣吹得不夠多,球壁張力不夠大,泄出的空氣速度自然慢,氣球就不會飛得很遠。


氣球內的空氣就如火箭的推進劑。可是相比之下,火箭重量大,需要巨大動力,所以推進劑的重量非常可觀。如果要火箭加速,就必須運載更多的推進劑,這就增加火箭的重量。更大的重量就需要更多推進劑,火箭的結構就會更大更重,如此「雞生蛋,蛋生雞」地互相影響。


還有一個問題,來回火星需要幾年航程,意味著火箭與太空船必需為宇航者提供足夠的生活空間、食物與呼吸空氣。


大家別忘記,去了總得回來,所以還得攜帶回程的推進劑。


美國太空署(NASA)曾在1989年做出預算,往返火星一趟約需花費4000億~4500億美元。


不過,隨著科學的進步,最近太空科學家又想出新點子:只要帶上單程的推進劑,人類就可以上火星了。


單程票,那不等於自殺?別擔心,回程的推進劑可以在火星上製造,方法竟然是一個很普通的化學反應過程:火星大氣層有95%是二氧化碳,在火星表層的溫度下,二氧化碳很容易分離、加壓液化和儲藏。宇航員只要從地球上攜帶少量的氫,其重量等於回程推進劑總量的5%,就可以利用它與二氧化碳進行化學反應,從而產生甲烷和水,然後,用簡單的電離法把水分解成氫和氧,氧可以冷藏儲存起來。返回地球時,把氧與甲烷混合起來,即成為最優良的火箭推進劑。


如果採用這個方案,科學家們估計,往返火星一次只需100億~500億美元,成本大大降低,這使人類飛上火星的可能性也隨之大大提高。


儘管,前途有無數艱難險阻,但是,人類決不會輕言放棄。相信總有一天,人類可以征服太空,登上那顆人類日夜追求的紅行星。



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