书城科普读物航天航空探索(科学新知丛书)
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第18章 应用与未来(3)

负责监控“先驱者10号”的是美国宇航局的艾姆斯研究中心。该中心介绍,至1997年上半年,“先驱者10号”已经距离地球96.6亿千米,飞行时速4.8万千米,它将成为第一个飞出太阳系的人造物体。“先驱者10号”携带的11台微型热核发电机只剩下1台在工作,传回地球的信号已经极其微弱,而且信号需要将近9个小时才能传回地球。随着“先驱者10号”日益远离地球,捕捉它发出的信号越来越困难,即使用巨大的射电望远镜,也很难从宇宙多种噪声中分辨出它发回的信号。1997年3月,监控中心已经与“先驱者10号”中断联系。

1977年8~9月,美国又先后发射了“旅行者1”号和“旅行者2”号探测器。“旅行者2号”探测器质量825千克,由6.5万个零件组成。携带一个直径3.65米的抛物面天线,两部电视摄像机、紫外线分光仪和磁强计等10多种探测仪器,采用放射性同位素热电发生器作热电源。

“旅行者”上带有表明人类起源和发展情况的记录信息,这些信息称为“地球之音”。其中包括115张反映20世纪地球及生命活动的照片。介绍我国情况的有2张,一张是长城风光,一张是中国人在用餐的情景。“地球之音”还包括,27种东西方古典和现代音乐的录音;60种人类语言的问候语和30种自然界的音响的录音。这些信息经过精心收集和整理后,录制在直径30.5厘米的铜盘唱片上,装有铅制保护层,可以在空间保存10亿年左右。在探测器上用特制的播放机播送“地球之音”,每次播放2个小时。

在飞越太阳系的过程中,“旅行者2号”探测器对木星、土星、天王星和海王星以及这些行星的一些卫星进行了探测,取得了丰富的成果。1989年8月25日,在太空中飞行了12年后,“旅行者2号”探测器到达了海王星附近,距离海王星的最近距离为4827千米。在与海王星相会前后,“旅行者2号”探测器向地球发回了6000多幅照片,这是地球上第一次收到了相距72亿千米的另外的一颗星球的照片。科学家通过这些照片的分析,发现了6颗新卫星,使海王星的卫星总数达到了8颗。

无论“先驱者”还是“旅行者”,虽然它们都以宇宙速度航行,但是对于探索地外文明,面对无际的宇宙空间,它们的飞行速度实在是太慢了。估计,“先驱者”到达离地球最近的恒星要8万年,“旅行者”也要4.7万年才能飞到太阳系以外的另一颗恒星。这样,即使宇宙人看到金属标牌,或者听到“地球之音”,要到地球上回访,那也是几万年,或者几十万年以后的事情了。因此,寻找地外文明探索活动还有待空间技术的进一步发展。

火星探索

火星长期以来被认为是同地球最相似的行星,也许由于这个原因,关于火星上存在着高智慧的生命的推测,曾经产生过广泛的社会反响。在太阳系的行星中,火星最吸引人类的注意,激发了人类无限的想像。在人类进入航天后,利用最先进的技术去探索火星,到达它的附近去观察它、拜访它,派使者登上火星去考察它,就成为人类渴望实现的愿望。

在太阳系八大行星中,火星是靠地球最近的在地球外侧的行星。由于它惊人的火红的颜色,西方人以罗马战神的名字命名它。火星围绕太阳一周的时间是687个地球日,因此,火星上的一年大约是地球上的两年。像地球一样,火星以它自己的轴为中心自转,转一周需要24小时37分22秒,同地球上的一天大致相等。火星的白转轴与轨道的倾角是23度,火星和地球一样有大气层,有极冠,火星上一年也有四季。火星的直径是地球直径的1/2。因为火星的质量相对较小,因此火星的引力也比地球小。一个人在火星上的体重只相当于在地球上正常体重的38%。

由于火星的环境和地球有不少相似之处,几百年来,人们推测火星上有生命现象,甚至认为想像中的火星人还掌握了比地球人更高的科学技术。“火星人”是一个广为流传的名字。

1877年,意大利天文学家斯基帕雷利,把望远镜对准火星,他观察到了由许多很规则的由暗色的槽和黑色条纹组成的“网络”,覆盖在火星的表面。而这些线条连接着火星表面上大块的深色区域,这些深色区域被许多观察者认为是火星上的海或大洋。斯基帕雷利在公布他的发现时,把这些线条称为“canali”,这个词在意大利语中并不一定是“运河”的意思,它也有“途径”或“槽”的意思,天文学家和公众却倾向于“运河”这个译法。

运河的含义是一条人工水道,是一种人工造出来的东西,而非自然形成。所以,人们很自然地会想到这些运河是由火星人建造的。这样就产生了火星运河和火星人工程师的说法或者神话。斯基帕雷利是十分聪明的,对于火星河渠的人工来源说,他既没有表示赞同,又没有表示反对,但这个说法本身却出人意料地被普遍接受并且经久不衰。

美国天文学家洛韦尔(1855—1916年)受火星“运河”报道的鼓动,于1894年在亚里桑那建造私人天文台,观测研究火星。由于台址位于沙漠地区,空气干燥,远离城市灯光,获得大量观测结果。洛韦尔在大量的照相和目视观测的基础上,画了500多条火星“运河”,记录了火星“暗区”的季节性变化,并推测后者是农作物的枯容所致。洛韦尔的观点是不正确的,他的研究却推动了对行星的观测工作。

1877年,就在火星“运河”报道的同一年。美国人霍耳发现火星有两颗卫星。由于这两颗卫星很小,运行轨道距离火星较近,有人认为,它们可能是火星人发射的卫星。

火星“运河”和发现火星卫星的报道以后,关于火星人的幻想小说亦十分风行。1938年10月30日晚上,根据科幻小说《星际战争》改变的广播剧在美国播出,制造了有名的1938年万圣节大骗局。该剧描述火星人入侵地球,降落在美国新泽西的农场。他们使用的武器威力无比,显然,他们的科技比我们先进得多,只经过了简短的战斗,地球人大败。“入侵”造成美国东海岸一两个小时极度的惊慌,新泽西的市民竟纷纷奔上街头,四处逃避,把家园留给了“正在逼近的怪物们”。这个事件的发生说明,在20世纪的初期火星人的概念在美国大众文化中的地位。

为了探索火星的奥秘,20世纪60年代,前苏联和美国都发射了多个火星探测器,但屡遭失败,获得的成果不多。美国的“水手”4、5、6号成功地飞过火星,向地球发回了一些数据和200余张火星照片。这些资料显示出火星表面的荒漠情景和大小不一的陨石坑,还得到了火星表面的温度和气压等测量数据。

1971年,利用发射窗口,前苏联和美国共发射了5个大型火星探测器。前苏联的“火星2号”和“火星3号”成功地在火星登陆,但不幸的是遇到了猛烈的火星尘暴,发射器很快与地球失去了联系。美国发射的“水手9号”取得了很大成功,它进入了一条周期大约为14个小时的火星轨道,成为了第一颗人造火星卫星。它发回了7000多张火星和它的卫星的照片。3年后,1975年,美国发射了两个先进的“海盗”号火星探测器,它们都由轨道舱和着陆舱组成。着陆舱分别与1976年7月20日和9月3日在火星表面软着陆成功。它们分别在火星表面工作了大约4年和6年,对火星进行了全面的探测。

对大量探测资料的研究发现,火星上到处是寂寞荒凉而毫无生机的旷野,岩石和土壤中的氧化金属使火星呈现红色。火星上没有伟大的运河,也没有神奇的火星人。火星的两颗卫星都是天然的,它们是极小的不规则黑色物体。火星上有干涸的河床,最长达1500千米,还有巨大的峡谷和火山口。经常出现强大的持续时间可长达一个月之久的全球尘暴。火星上的大气非常稀薄,只有地球大气密度的1%,在火星大气中二氧化碳占95%,氮为3%、氩为1%~2%,氧只有0.1%,还有少量一氧化碳、水蒸气和臭氧等。火星温度很低,冬季两极最低温度为-120℃,夏季赤道最高温度为20℃。

从火星的温度、大气等环境看,火星的环境显然比地球上任何一个地方都恶劣。但是,人类对火星的探测并没有结束。20世纪90年代开始,对火星的新一轮探测又开始了。新的探索目标是要实现载人登火星,进一步还要为火星移民进行准备。

火星环境虽然恶劣,但与月球、金星等其他星球比较起来,火星的自然环境接近地球,它有稀薄的大气、少量的水蒸气,与其他行星相比,火星上的温度差也不大。在火星高纬度地区的地表下面有厚厚的冻层,科学家们推测可能有大量的冰被冻在下面。另外在火星上还发现了氮气——组成蛋白质的元素,有蛋白质就可能有生命形成。虽然,目前还没有在火星上找到生命的痕迹,不过火星上具备了生命存在的三个必要条件:适宜温度、空气和水,因此移民火星有可能成为现实。

1992年,美国和俄罗斯达成原则协议,联合进行火星探测,设想在2012年实现人类登上火星。作为这一计划的第一步,2000年前后要把几个取名为“索杰纳”的智能机器人送上火星,并取样返回地球。1996年12月4日,耗资2亿多美元的火星探路者发射,1997年7月4日在火星着陆,随后释放出火星车“索杰纳”,这是人类制造的车辆首次登上火星表面。

探路者的设计寿命为1个月,火星车“索杰纳”的设计寿命仅为1个星期。事实上它们工作的时间都远远超过了预定期限,直到1997年9月27日才与地球失去联系。探路者号和6个轮子的火星车取得的成就远远超过了科学家们的设想,它们总共传回了有关火星地貌、日出日落、云层等各种各样的照片1.6万幅,还有大量科学数据的火星岩石和土壤分析。它们发回的照片陆续发表。

远征火星可能成为人类21世纪载人航天的重要目标,回顾人类航天事业在20世纪取得的成果,我们相信21世纪的航天事业会更辉煌。