人类火星接力：好奇、洞察、天问｜远川科技评论

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人类火星接力：好奇、洞察、天问

原创 寇敏、邓宇 远川科技评论 2020-07-26

作者：寇敏、邓宇

支持：远川研究所

火星今天天气如何？适不适合出门散步？刮风了么？起沙尘暴了么？一个个看起来只能在科幻电影里得到的答案，其实人类早已能做到每日播报。

 

比如2003年发射的火星车机遇号，迄今已经向地球传回超过 21.7 万张火星照片，更在漫漫火星探索征途中发现了在水中形成的矿物质赤铁矿（hematite）等，为人类研究火星提供了大量的基础素材。

 

现在，轮到中国航天人为这一事业助力了。

 

2020年7月23日，长征五号遥四运载火箭搭载中国首颗火星探测器“天问一号”，在海南文昌卫星发射中心成功发射。

 

如无意外，中国航天将一举实现首次火星发射就完成“环绕、着陆、巡视探测”三大任务。与此同时，总计5吨左右的飞船重量，也将是人类第一次向火星投送的最大载荷。

 

“天问”一词取材来自“楚辞”由屈原所创作的长诗《天问》，以此提出自己的疑问，表达了对真理执著的追求。

 

按照计划，“天问一号”将在半年后抵达火星轨道，成功着陆后，它将试图绘制火星形态和地质结构图、调查火星表面的土壤特征和水冰分布，以及分析火星表面的物质组成、内部结构等工作。

 

天问发射

 

天问发射成功当天，NASA局长吉姆·布里登斯廷（Jim Bridenstine）23日在社交媒体上向“天问一号”问好，“中国正在加入火星探索的国际社区，美国、欧洲、俄罗斯、印度，还有不久之后的阿联酋将欢迎你们来到火星，开启令人兴奋的科学探索之年。祝天问一号安全航行。”

 

但“天问”的成功发射，只是中国探火的第一步，在走向真正星辰大海的路途中，中国，乃至全人类，才刚刚开始。

 

我们的目光，被局限在地球上的冲突已经太久。是时候抬头仰望星空了。

 

01. 乘风破浪的火星探索

站在一亿公里之外，今天的人类已经能清晰地了解此时此刻火星上的温度、湿度，看到这个红色星球上用彩色照片拍摄出的干涸河流，外星陨石；以及大于月球，但小于地球的频繁地震活动。

 

 

根据火星车洞察号传回的数据，今天的火星处于秋季，早上太阳5:36分升起，下午5:51分降落，白天时长12个小时。气温在-67°和-6°之间，阳光明媚。

 

至于着装建议，不好意思，暂无提供。

 

 

这只是洞察号的日常“研究”之一。通过一套名为辅助有效载荷子系统（APSS）的传感器，洞察号得以搜集火星的天候地侯数据。地震仪可以精确测量火星地震，推测火星内部的地质结构及演化历史；热流仪的作用则是向下钻深 5 米，用来制作火星地热谱。在美国洞察号对火星的全面体检中，已经检测到174次地震。

 

2019年2月15日传回的这张图，则让我们领略了来自火星地壳不同深度不同位置的基岩面貌，中央高高突出的那块绿色基岩碎片则有可能来自地表以下数公里处的火星内部。

 

 

虽然火星上气压仅为地球的百分之一，空气的流动几近无形，但是沙子的涟漪却告诉我们火星上风的存在。

 

总而言之，在一整套太空科技的帮助下，科学家们已经有能力采集、检测、研究火星有机分子的构成和来源，甚至可以给火星上的高山测高、称重。

 

而这一切的探索与发现背后，浓缩的，其实是人类历史上长达六十年的艰难探索史和背后的大国博弈史。

 

02. 人类历史上60年的火星征途

对于探索火星这件现实版比登天还难的任务，背后的驱动力不仅仅是纯洁的全人类梦想，也有现实的大国实力角逐。

 

1898 年，科幻作家乔治·威尔斯创作了小说《世界大战》，讲述火星人入侵地球的故事。小说出版时正值英德军备竞赛，之后两次世界大战接踵而至，最终留下美苏两个超级大国互相看不对眼，感觉对方就像那顶着大脑袋，装备激光和毒气，只想烧杀劫掠的外星蛮族。

 

火星探索任务，自然也成为了美苏争霸的重头戏。苏联人探月和探火差不多同一时间开展。1960 年，在苏联人把第一颗人造卫星送上天以后，便又发射了人类历史上第一个火星探测器。可惜的是这个名叫“火星 1A”的探测器还没到达地球轨道就已经夭折。

 

回顾那一段历史，抢跑的苏联不但没能在火星上取得想象中的辉煌成就，反倒用实力创造了几个意料之外的第一：第一次探索火星，失败了；第一次硬着陆，因为降落伞没打开而坠毁；第一次软着陆，在14.5秒后失联。

 

其余任务，也几乎是浓缩了“太空探索的100种死法”：发射失败、未进入近地轨道、在近地轨道上失联、未离开近地轨道、到达前失联、着陆成功但芯片损毁……

 

最惨的一回，火箭上面级的点火指令时间原本应是1.5小时，却被错误设定成了1.5年，于是默默飘荡在近地轨道里，之后坠落回地面。本来这次任务将被命名为“火星2号”，结果只能低调处理成“宇宙419号”。

 

而最让人觉得遗憾的，则是那些成功发射却在长达半年旅程中，护着刚刚登陆火星一刻失联的探测器：1992年，美国总投入近9亿美元的火星观察者号探测器，刚一进入火星轨道就与地面失联，消息传回，举国哗然。

 

但无论结果如何，对未知领域的探索，即使失败也令人尊敬。毕竟从1962年苏联首次向火星发射探测器的序幕开始复盘，到今年6月底，60年间人类共进行了44次火星探测，其中完全成功的探测任务只有19次，成功率仅有43%。火星也一度被人们称为了航天器的坟场。

 

而苏联的谢幕，舞台的主角也被让给了死对头美国。美国的火星旅程，也几乎囊括了大半的人类火星探索发现。

 

回顾这段历史，可以用三新进行简单概括：新发现，新技术，新计划。

 

接连飞向火星的探测器，首先为人类带来了外太空的新知。

 

1965年，水手4号首次飞过火星，传回首张近距离拍摄的火星照片。探测到的数据显示，火星的大气密度远比想象中稀薄，也不存在磁场与辐射带，这也就意味着，“火星人”也许真的只存在于想象中。

 

 

在此之后，水手9号传回7329幅火星图片，其探测覆盖超过80%的火星地表，发现了太阳系最高的火山奥林匹斯山，高度约21千米，太阳系最大的峡谷水手峡谷，长度相当于美国的东西跨度。

 

之后，海盗1号和海盗2号成功在火星着陆，拍下数万张高清照片，其中甚至还有全彩自拍，照片里美国国旗若隐若现。

与新发现相伴随的，是新技术的探索与应用。

 

海盗号“完全成功”的软着陆，成为了后来凤凰号和洞察号火星车火星车任务的技术基础。在此之上，NASA还开发出了安全气囊和空中起重机两种独具特色的降落方式。此外，科学家们为防止地球微生物污染火星探索而引入的“行星检疫”的概念，也被之后的火星探索任务沿用下来。

 

不过，或许是火星生命的寻找不如人意，或许是冷战逐渐走向末期，太空探索的竞赛意味被迅速淡化，火星探测的失败率也在这一时期以火箭般的速度提升。

 

直到二十年后，一系列更注重科研探索本身，更注重经济效益的火星的新计划，再次成为了太空探索的主流。1996年的火星全球勘测者探测器正是这一理念的产物。

 

巧合的是，就在同年，南极研究人员发现了一块火星陨石，并在其中发现了有机碳酸盐和独特的微观结构，这些都是微生物的迹象。新发现引发广泛关注，人类对于火星的好奇始终存在，经历低潮，再次被推上高峰。

 

 

之后，美国利用每一个火星“大冲”的发射窗口，每26个月就有一轮发射计划。第一辆火星车“火星探路者号”在1997年7月4日登陆火星，勇气号和机遇号则于2004年先后着陆。

 

美国官方，对于探火计划的投入也是一年年递增：仅仅2021年，NASA 的“火星未来计划”，就已经获得了252亿美元的预算，数额之大，甚至超过了整个赞比亚2019年全年GDP总和。

 

也正是这样在一次次失败中的不断前进，“位于宇宙中心的人类”，似乎已经自封为这颗红色星球的主人，开始雄心勃勃的规划着对它的商业探索与开发。

 

即使，在火星大冲之时，它距离我们的距离也足足有5500万千米。

 

03. 美国富豪的空间殖民与中国的太空天问

月球殖民地是贝索斯的，火星留给马斯克。

 

这句话听起来颇为中二自负，但在一代代太空主题电影的熏陶之下，起码在美国，也依然得到了一众人的拥趸。

 

当年的阿波罗登月、水手4号拍摄下第一批火星照片，不仅让NASA成为了一代美国人心中最高级的科学殿堂，也极大刺激了文艺产业的创作：

 

美国早期的火星主题科幻电影

 

影响一代美国人的星球大战系列电影（部分）

 

电影之中，称霸地球，已经无法满足人们膨胀的征服欲望，以《2001太空漫游》《飞向太空》《星球大战》为代表，冲出地球、殖民太空，层出不穷的个人英雄主义式思潮成为此后几十年间美国科幻电影的主流。

 

以马斯克、贝索斯为代表，这一批互联网时代的富豪，正是在这样的文化熏陶中成长。他们站在NASA几十年积累的肩膀之上，相继将自己的商业版图从地球延伸至太空，甚至在火箭还停留在卡拉维尔角，连地球高轨道的影子都没摸到的时候，就已经做起了分头殖民月球与火星的分地规划。

 

在马斯克的《火星编年史》一书中，他清晰地为自己制定好了火星路线：2022年两次火星发射运送补给；2023年大型猎鹰飞泉登录火星；2024年火星载人航天；2025年登上火星；2028年完成火星局部改造；2030年建造火星城市……疯狂的马斯克，甚至计划，未来50至100年内，将一百万人送上火星。

 

不同于马斯克身上总带着英雄主义的激情，贝索斯显然更加直接，在他的构想中：月球将成为人类的矿物与资源重工业中心，那里有24小时的阳光，有地下蕴藏的水资源，有稀土与金属，可以予取予夺。

 

仿佛下一刻，五百年前的大航海的历史就要在太空中重演。

 

当然，马斯克与贝索斯的梦想至少有一点是值得肯定的，当他们将自己的财富和智慧用于支持太空探索，而不是地球上的存量争夺时，人类的星辰大海也将自此开启。

 

只是，当美利坚富豪乐此不疲地站在NASA肩膀上，瓜分着月球与火星的归属权时；可否想过，太空，不是独属于他们的梦想，而是全人类千百年来的共同夙愿。

 

也正也因为如此，中国的火星探索不能再迟了。

 

再迟，留给中国人的实现自己的火星梦，畅想1亿公里之外未来的时间就不多了。到时候，中国人抬头仰望星空，头顶不再是让全人类都认可的探索者NASA，而是五花八门的异国富豪，在上面大发横财。

 

尾声

 

太空探索的意义，很长时间都不为大众所理解。

 

1970年，赞比亚修女写信给NASA，质问地球上还有那么多小孩子吃不上饭，怎么能舍得为火星的项目花费数十亿美元。这和中国一部分人“饭都没吃饱，为何老想着仰望星空”的质疑颇为类似。

 

这大概是不同国度，相似困境下人们的共同困惑，而NASA太空航行中心科学副总监回应到：

 

“无可置疑，太空旅行是一项充满挑战的事业。通往火星的航行并不能直接提供食物解决饥荒问题。然而，它所带来大量的新技术和新方法可以用在火星项目之外，这将产生数倍于原始花费的收益。

 

如果国家之间不再比拼轰炸机和远程导弹，取而代之比拼月球飞船的性能，那将避免多少战乱之苦！聪慧的胜利者将满怀希望，失败者也不用饱尝痛苦，不再埋下仇恨的种子，不再带来复仇的战争。

 

尽管我们开展的太空项目研究的东西离地球很遥远，已经将人类的视野延伸至月亮、至太阳、至星球、直至那遥远的星辰，但天文学家对地球的关注，超过以上所有天外之物。

 

……

 

太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子，它还能给我们带来全新的技术，全新的挑战和进取精神，以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。

 

我相信，这一切都充分印证了Albert Schweitzer那句名言：‘我忧心忡忡地看待未来，但仍满怀美好的希望。’”