備受青睞的火星探測

開往火星的歐洲快車

2003年的6月是一個(gè)令全球航天界、天文界乃至整個(gè)科技界及其愛好者興奮不已的月份，因?yàn)樵谶@個(gè)月里，歐洲和美國分別發(fā)射了各自的火星探測器。這不是什么巧合，而是由于2003年8月27日火星與地球的相對(duì)距離最近（約5000多萬千米，該距離每5萬年才遇到一次），這意味著在6月份發(fā)射探測器到達(dá)火星的時(shí)間最短。所以，歐洲和美國在同一個(gè)月里使出各自的“看家本事”，其中歐洲火星探測是“大姑娘上轎頭一回”。

2003年6月2日，歐洲空間局用俄羅斯聯(lián)盟-FG火箭發(fā)射了它的第1個(gè)火星探測器——“火星快車”，率先拉開了新一輪火星探測的熱潮。歐洲是繼蘇聯(lián)、美國和日本之后世界第4個(gè)發(fā)射深空探測器的國家或組織?！盎鹦强燔嚒庇?jì)劃的最大特點(diǎn)是“節(jié)儉”、“合作”與“多能”。此次計(jì)劃的成本是歷次人類火星探測計(jì)劃中費(fèi)用較少的，為3.35億美元。“火星快車”探測器之所以沒有搭乘歐洲“阿里安”火箭升空，其原因就是因?yàn)橛谩鞍⒗锇病钡馁M(fèi)用要比用“聯(lián)盟”火箭高出許多。此外，探測器上安裝的立體相機(jī)也是1996年俄德聯(lián)合發(fā)射失敗的火星-96探測器上所用裝置的改進(jìn)型，所以沒有另外付出太多費(fèi)用。

該探測器由1個(gè)方形軌道器和1個(gè)名叫獵兔犬2號(hào)的著陸器組成，其中軌道器設(shè)計(jì)壽命為2年，獵兔犬2號(hào)著陸器的壽命為2個(gè)月。它們在大約6個(gè)月后抵達(dá)火星軌道，主要任務(wù)是在火星上尋找生命的痕跡。飛行了1個(gè)多月后，“火星快車”于2003年12月25日進(jìn)入環(huán)火星軌道，并于2004年1月28日成功到達(dá)測繪軌道。除了與2003年12月19日脫離“火星快車”的獵兔犬2號(hào)失去聯(lián)系外其上裝載的所有科學(xué)儀器均工作正常，目前仍在工作。

比家用冰箱大不了多少的“火星快車”軌道器，環(huán)繞火星運(yùn)行1圈需6.7小時(shí)，其任務(wù)是勘測火星地形、研究火星表面大氣及礦物成分，并以雷達(dá)探測火星的水資源存量。它攜帶7種儀器，其中高能中子分析儀用以檢測太陽風(fēng)對(duì)火星大氣的侵蝕與擦損；高分辨率彩色立體相機(jī)用以提供比以往任何照相機(jī)都更詳細(xì)、準(zhǔn)確、色彩完整的火星表面和大氣的圖像；亞表面探測雷達(dá)/高度計(jì)用以查找火星的地下水；行星傅里葉光譜儀用以研究火星大氣結(jié)構(gòu)；可見光與紅外礦物探測光譜儀用以探測火星表面的結(jié)構(gòu)；紫外與紅外大氣光譜儀用以測定火星大氣的臭氧和水蒸汽，研究其電離層；火星無線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)件用以研究火星大氣的電離層和引力變化。

總的說來，這些儀器對(duì)火星全球進(jìn)行了10米分辨率的攝影地質(zhì)學(xué)測繪；對(duì)所選擇的地區(qū)進(jìn)行了2米分辨率的攝影測繪；以數(shù)百米至千米級(jí)的分辨率對(duì)火星全球表面進(jìn)行了礦物學(xué)測繪；探測了火星大氣環(huán)流特性和大氣成分；探測了火星地表下數(shù)千米至永久凍土層的結(jié)構(gòu)特性；對(duì)于火星大氣與地表及行星際介質(zhì)間的相互作用進(jìn)行研究；通過無線電科學(xué)試驗(yàn)對(duì)火星內(nèi)部、大氣和環(huán)境進(jìn)行研究；開展火星表面“地球化學(xué)”和外空生物學(xué)的研究。

科學(xué)家希望這些調(diào)查能夠探測到火星地下水的存在。通過收集火星過去和今天的環(huán)境信息，也將提高人類對(duì)那些影響地球環(huán)境因素的了解。比如，如果能夠了解為什么火星上的水會(huì)消失，就可以更好地知道地球上的海洋是否也正面臨著同樣的命運(yùn)。

歐洲獵兔犬2號(hào)著陸器原計(jì)劃降落在火星赤道附近1個(gè)叫伊希迪斯的平坦的大型沉積盆地，這里有可能保存有生命的痕跡。其任務(wù)是確定著陸區(qū)域的地質(zhì)、礦物含量和化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)，研究天氣和氣候等。獵兔犬2號(hào)在“火星快車”軌道器進(jìn)入火星軌道的前5天與之分離，然后自由滑行進(jìn)入火星大氣層。按照設(shè)計(jì)，火星大氣層摩擦產(chǎn)生的阻力可使它的速度降低，從而安全釋放降落傘，最終像美國“火星探路者”那樣借助氣囊以彈跳方式著陸。

到達(dá)火星地面后，獵兔犬2號(hào)應(yīng)該像花瓣一樣打開，伸出4個(gè)像唱片一樣的太陽能電池板，為它提供180天工作所需的能量。英國布勒樂隊(duì)的歌曲將作為成功降落的信號(hào)發(fā)回地球。它的約9米長的機(jī)械臂將負(fù)責(zé)探測周圍的天氣狀況，獵兔犬2號(hào)上安裝的大部分儀器設(shè)備都在這個(gè)機(jī)械臂的末端并呈扇狀展開。它可以輕輕地以1厘米/6秒的速度在火星表面爬行，利用大石塊的輪廓來改變方向，挖掘地洞采集樣品。獵兔犬2號(hào)有別于以往其他火星登陸車之處在于，它能夠直接檢測出是否有有機(jī)碳，從而驗(yàn)證生命物質(zhì)的核心的存在。

獵兔犬2號(hào)所攜帶的科學(xué)儀器有氣體分析包、環(huán)境傳感器和2臺(tái)立體照相機(jī)、顯微鏡、X射線分光儀、γ射線分光儀、掘地器和巖芯取樣器/研磨器等。其中的立體照相機(jī)會(huì)用全景鏡頭和寬視場鏡頭來拍攝登陸地點(diǎn)的照片，從而為進(jìn)一步的探索做出指引，負(fù)責(zé)尋找特色巖石；顯微鏡將會(huì)以很高的放大倍數(shù)，近距離地觀測巖石和土壤，揭示巖石的紋理；X射線和γ射線分光儀負(fù)責(zé)確定巖石的成分……

其中“巖芯取樣器”源于香港發(fā)明家兼牙醫(yī)伍士銓的牙醫(yī)抓鉗工具的設(shè)計(jì)理念，這是中國人參與設(shè)計(jì)的儀器首次接觸外星土壤。它是一個(gè)多功能的太空輕巧用具，重370克，功耗只有2瓦，可作磨、鉆、挖和抓取土質(zhì)樣本之用。其設(shè)計(jì)融合了中國筷子的特性，使儀器可以更靈活地探取經(jīng)鉆磨的石塊樣本，因此獲得歐空局的采用。

外型像一個(gè)蛤蜊，功能如一只小鼴鼠的獵兔犬2號(hào)，從設(shè)計(jì)方面講，它不僅能探測地表，甚至還可以鉆探到火星地表1米深處，分析土壤的年齡、水及礦物含量，分辨出180種鹽分、礦物質(zhì)、水和有機(jī)物質(zhì)。此外，著陸器還可以記錄火星大氣溫度、氣壓和風(fēng)速等有關(guān)數(shù)據(jù)，探測其中是否含有甲烷這一生命新陳代謝所必不可少的排泄物，并將收集到的信息發(fā)送回地球。研究人員希望，這次火星探索能找到火星上存在水的證據(jù)。

除了收集火星土壤外，它還計(jì)劃搜索碳同位素和水分子，甚至嘗試測算火星巖石的年齡。最吸引人的是，其上的氣體分析包能聞嗅火星上的大氣，探測火星生命的“呼吸”。研制獵兔犬2號(hào)的皮林格教授稱：“只要有生命在火星上吸收能量，它們就一定會(huì)排放出廢氣，事實(shí)上，獵兔犬2號(hào)連火星生命放個(gè)屁都能偵測到……就算那些生物遠(yuǎn)在1000千米之外，但只要它們釋放出甲烷或其他氣體到大氣層，我們就會(huì)知道得一清二楚。”

獵兔犬2號(hào)著陸器所收集到的信息擬通過在火星軌道上的衛(wèi)星發(fā)送回地面。研究人員希望這次火星探索能找到證明火星上存在水的證據(jù)。

但是，獵兔犬2號(hào)著陸器的所有美好設(shè)想都因?yàn)楣收匣癁闉跤小?003年12月，歐洲獵兔犬2號(hào)著陸器在與火星“火星快車”軌道器分離，準(zhǔn)備在火星表面著陸后便失蹤了。最可能出現(xiàn)問題的是保護(hù)獵兔犬2號(hào)登陸的氣囊、降落傘和登陸器自身的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在總結(jié)教訓(xùn)的同時(shí)，獵兔犬2號(hào)研究小組呼吁歐空局盡快制定新的火星登陸計(jì)劃。但是，以火星為目標(biāo)的歐空局長期太空計(jì)劃\"極光\"項(xiàng)目迄今未獲得啟動(dòng)資金，歐洲科學(xué)家再次挑戰(zhàn)火星顯得遙遙無期。