人類的“好奇心”

陳重威

上世紀(jì)初，人們憑著望遠(yuǎn)鏡中看到的火星影像和自己的想象，認(rèn)為火星上可能存在生命，甚至火星人。然而，最早登陸火星的“海盜”號(hào)探測(cè)器發(fā)回的照片，卻顯示火星是一個(gè)寒冷、貧瘠、干燥、顯然已經(jīng)死掉了的行星。人們探索火星的熱情曾因此一落千丈。但就在此時(shí)，科學(xué)家在地球海洋底部的深海熱泉周圍，發(fā)現(xiàn)了微生物的存在，并從此開(kāi)始了一系列在極端環(huán)境中尋找生命的研究?？茖W(xué)家已經(jīng)證實(shí)，生命可以適應(yīng)各種環(huán)境，看起來(lái)唯一必需的要素就是液態(tài)水；因?yàn)樵杏幕瘜W(xué)反應(yīng)在水凍結(jié)后就會(huì)停止。人類對(duì)火星的好奇之心因此再度被點(diǎn)燃，美國(guó)航天局開(kāi)啟了“跟著水走”的火星探索新時(shí)期。

1996年發(fā)射的“火星全球勘探者”號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)，火星并不是一顆“已經(jīng)死掉了的行星”。它傳回的高分辨率照片顯示，在火星的春末，在一些陡坡上會(huì)出現(xiàn)寬達(dá)5碼的手指狀條痕。這些條痕在夏季會(huì)變寬并改變形狀，長(zhǎng)度能達(dá)到上百碼，然后在冬季消失。在其中的一個(gè)隕石坑中，有大約1000條這樣的條痕。有科學(xué)家相信，這是迄今為止證明火星上有液態(tài)水存在的最佳證據(jù)。2004年登陸火星的“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)火星車發(fā)現(xiàn)，火星在過(guò)去曾經(jīng)是溫暖和濕潤(rùn)的，甚至可能存在過(guò)海洋；但后來(lái)它的環(huán)境發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。

為了探索火星的過(guò)去是否曾經(jīng)適合生命生存，火星的現(xiàn)在是否存在適合生命生存的環(huán)境，美國(guó)新一代的火星探測(cè)車“好奇”號(hào)于2011年11月26日發(fā)射升空。經(jīng)過(guò)約9億千米飛行后，將于今年的8月6日在火星著陸，展開(kāi)為期一個(gè)火星年，約合687個(gè)地球日的探測(cè)。

“好奇”號(hào)的官方名稱叫“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”。和“勇氣”號(hào)、“機(jī)遇”號(hào)的命名一樣，美國(guó)航天局也為這輛火星探測(cè)車的命名舉辦了全國(guó)性的作文比賽，12歲的美籍華裔小學(xué)生馬天琪獲得冠軍，并用她喜歡的“好奇心”命名這輛迄今為止最先進(jìn)、最復(fù)雜的火星探測(cè)車；或許是受“勇氣”“機(jī)遇”名字的影響，中文媒體習(xí)慣稱其為“好奇”號(hào)。作為獎(jiǎng)勵(lì)，馬天琪被允許把自己的中、英文簽名都寫(xiě)在了這輛正在飛往火星途中的“好奇”號(hào)火星車上。

“好奇”號(hào)的個(gè)頭與一輛“甲殼蟲(chóng)”汽車相當(dāng)，長(zhǎng)度約為“機(jī)遇”號(hào)和“勇氣”號(hào)火星車的兩倍；重899千克，是它們的5倍多；在它身上，與蒼蠅翅膀類似的太陽(yáng)能電池板不見(jiàn)了，這種電池板為“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)提供了電力?！昂闷妗碧?hào)以核能為動(dòng)力，利用核燃料钚發(fā)生放射性衰變時(shí)釋放的熱能與火星表面低溫之間的溫差來(lái)發(fā)電。這種新的能源系統(tǒng)為“好奇”號(hào)提供了在火星上隨意行走的機(jī)會(huì)，不再受必須有足夠光照的限制，即使在夜間也能正常工作。

“好奇”號(hào)的著陸地點(diǎn)選擇在火星赤道附近的蓋爾隕坑。這是一個(gè)直徑約154千米的盆地，盆地中心有一座高約4800米，由沉積物形成的層狀高山。層狀物中含有黏土和硫酸，著陸點(diǎn)周圍存在沉積物形成的沖積扇，這些物質(zhì)和地貌的形成都與水有關(guān)。挑選“好奇”號(hào)著陸點(diǎn)的工作早在2006年就已經(jīng)開(kāi)始，最初的候選點(diǎn)有30多個(gè)，2008年壓縮至4個(gè)，最終，蓋爾隕坑勝出。

“好奇”號(hào)每天可在火星上跋涉約200米，預(yù)計(jì)兩年內(nèi)能夠到達(dá)這座山的350～400米的高度?？茖W(xué)家們相信，在這一高度，巖石將發(fā)生戲劇性變化。但“好奇”號(hào)很可能不會(huì)滿足于僅在這座高山的山麓地區(qū)探測(cè)，它最終將登上山頂。

由于“好奇”號(hào)火星車體積龐大且重達(dá)899千克，不可能像“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)那樣用氣囊包裹著著陸?？茖W(xué)家專門為它設(shè)計(jì)了一架新穎的“空中起重機(jī)”，不僅能讓“好奇”號(hào)安全地軟著陸，而且可以把實(shí)際著陸點(diǎn)控制在一個(gè)更小的區(qū)域內(nèi)。

當(dāng)整個(gè)飛行器到達(dá)距離火星表面11千米的高度時(shí)，降落傘打開(kāi)。24秒之后，隔熱防護(hù)罩脫離。此時(shí)，“好奇”號(hào)仍然蜷縮在形似意大利餃子的背殼之中，位于8000米的高度。與此同時(shí)，“好奇”號(hào)所攜帶的“火星下降攝影機(jī)”蘇醒過(guò)來(lái)，開(kāi)始工作。它將下降過(guò)程拍攝成高分辨率視頻并傳回地球，讓科學(xué)家能夠依據(jù)清晰的著陸點(diǎn)周圍環(huán)境來(lái)制定“好奇”號(hào)最初的活動(dòng)路線。

再過(guò)幾十秒，當(dāng)飛行器下降到1400米的高度時(shí)，背殼也會(huì)分離，此時(shí)飛行器以每秒80米的速度下降；在它身上安裝的8臺(tái)制動(dòng)火箭開(kāi)始噴射，為飛行器進(jìn)一步減速，直至將下降速度降低到每秒0.75米，成為一架“空中起重機(jī)”。

在距離火星表面20米時(shí)，“空中起重機(jī)”釋放出尼龍繩，吊著已經(jīng)不再蜷縮在背殼之中的“好奇”號(hào)緩慢下降，同時(shí)8臺(tái)制動(dòng)火箭中的4臺(tái)熄火。那場(chǎng)面有點(diǎn)像直升機(jī)吊裝貨物，只是直升機(jī)被換作了4腳噴火的飛行器。在著陸之前的一剎那，“好奇”號(hào)的6個(gè)輪子會(huì)突然彈出來(lái)；一旦車輪觸及火星表面，尼龍繩便會(huì)斷開(kāi)連接，完成任務(wù)的“空中起重機(jī)”會(huì)飛到距著陸點(diǎn)150米乃至300米開(kāi)外，自行墜毀?！昂闷妗碧?hào)則開(kāi)始它在火星表面的探索工作。

“好奇”號(hào)帶上火星的設(shè)備是迄今為止送往火星的最為專業(yè)和先進(jìn)的儀器?！昂闷妗碧?hào)“頭”上的兩個(gè)“眼睛”是兩部相機(jī)，其中一部能夠跨越7個(gè)足球場(chǎng)的距離分辨出對(duì)面放著的是籃球還是足球。另外一部在“好奇”號(hào)抵達(dá)一個(gè)新的地點(diǎn)時(shí)，能夠用25分鐘拍攝150張照片，然后合成一幅全景照。這兩部相機(jī)都能夠拍攝出彩色照片，與以往送往火星的相機(jī)不同的是，它們不再用不同的濾光鏡拍攝一系列照片，然后由地球上的科研人員將這些不同顏色的照片合成為彩色照。這兩部相機(jī)能夠在一次曝光中直接獲得紅綠藍(lán)三種顏色，所得到的照片會(huì)更加接近人眼的視覺(jué)。

“好奇”號(hào)還攜帶了一個(gè)被稱做“化學(xué)相機(jī)”的儀器。它能夠發(fā)射出激光，擊中7米之外的巖石或土壤。被激光擊中的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生出等離子體，“化學(xué)相機(jī)”通過(guò)觀測(cè)等離子體的光譜，來(lái)測(cè)定目標(biāo)物的成分。假如巖石表面附著了塵土或風(fēng)化了的外皮，那么該“相機(jī)”可以發(fā)射數(shù)百次重復(fù)的激光脈沖把表層打掉，以測(cè)定其內(nèi)部成分，并與表層的成分進(jìn)行對(duì)比。

“好奇”號(hào)的機(jī)械臂上有鉆頭和小勺子。對(duì)于巖石，它會(huì)用鉆頭獲取樣本；對(duì)于土壤，用小勺子就可以了。取得樣本后，機(jī)械臂上的篩子能夠把直徑大于150微米的顆粒剔除掉。然后，把樣本倒入“化學(xué)和礦物學(xué)分析儀”的入口漏斗，再通過(guò)震動(dòng)讓它們進(jìn)入儀器。在該分析儀內(nèi)部，有32個(gè)像襯衫紐扣一樣大的小盒子，它們是用來(lái)盛放待測(cè)樣本的。小盒子都安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)輪上，這樣就可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子來(lái)讓任何一個(gè)小盒子位于X光的照射之下。

“火星樣本分析設(shè)備”是整個(gè)“好奇”號(hào)火星車上最大的設(shè)備，有一個(gè)微波爐那么大。如果是在地球上的實(shí)驗(yàn)室里，它所集成的那些儀器就會(huì)占用很大的空間。如今，體積雖然小了，但靈敏度卻大大提高了，能夠探測(cè)到含量低至十億分之一的有機(jī)物質(zhì)。

全副武裝的“好奇”號(hào)做好了尋找火星上水和有機(jī)分子的一切準(zhǔn)備。盡管科學(xué)家們并不確定他們真的能找到任何東西，但即使發(fā)現(xiàn)火星上的條件并不適合生命存在也是有價(jià)值的。火星上曾經(jīng)存在的水究竟到哪里去了？這一不解之謎一直激勵(lì)著人類的好奇之心。