飛向火星

李和昌

美國“洞察號”飛船成功抵達(dá)它的新家——火星后，再度引起人們對于火星的關(guān)注?；鹦怯兄愃朴诘厍虻乃募窘惶?，在火星上的一天幾乎與地球上的一樣長，火星與地球的諸多相似點(diǎn)吸引人類不斷發(fā)射探測器去了解火星〕探索火星，空間飛行與探索任務(wù)中的一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)，超過半數(shù)的火星探索項(xiàng)目以失敗告終，因此火星也被譽(yù)為“太陽系中的珠穆朗瑪”。

人類征服火星歷程

1975年

美國的“海盜1號”與“海盜2號”探測器發(fā)射升空，它們是人類首次成功登陸火星表面的火星探測器。

1996年

美國的火星“探路者號”探測器發(fā)射升空，其攜帶的“索杰納號”火星車成為人類送往火星表面第一個漫游車。

2003年

美國實(shí)施火星探測漫游者計(jì)劃，先后將“勇氣號”和“機(jī)遇號”探測器送往火星并成功著陸，其工作時長遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出3個月的設(shè)計(jì)壽命。

2007年

美國“鳳凰號”探測器成功發(fā)射并在火星北極成功著陸。該探測器在著陸點(diǎn)附近挖到冰凍水，從而證實(shí)火星上水的存在。

2012年

美國“好奇號”探測器成功登錄火星，其搭載了一個核動力驅(qū)動的漫游車，用于探尋火星上的生命元素。

2013年

印度首顆火星探測器“曼加里安號”發(fā)射升空，并于2014年成功進(jìn)入火星軌道。

2016年

由俄羅斯航天局與歐洲航天局合作的“歐洲火星探測任務(wù)”成功發(fā)射。

2018年

5月5日4時05分，搭載“洞察號”火星探測器的宇宙神V-401型火箭從位于加州中部的范登堡空軍基地3號發(fā)射臺發(fā)射升空，執(zhí)行人類首個探究火星“內(nèi)心”的探測任務(wù)。

2020年

SpaceX公司至少發(fā)射2艘“紅龍?zhí)枴憋w船飛向火星。如果這次試驗(yàn)成功，“紅龍?zhí)枴憋w船將成為有史以來降落在火星表面最大的飛船。

到目前為止，國際上只有美國國家航空航天局、歐洲航天局、俄羅斯航天局與印度航天局這4家機(jī)構(gòu)成功地將飛行器送入火星軌道。眾多失敗的探索計(jì)劃中，最為人津津樂道、同樣也是極具教育意義的嘗試是1988年的火星氣候探測器計(jì)劃。由于未對英制與公制單位進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換，該衛(wèi)星很快與地球失去了通信，最終消失在浩渺的宇宙中。

這四家成功將飛行器送入火星軌道的航天機(jī)構(gòu)中，只有美國國家航空航天局成功地將探測器降落在火星表面并建立起長達(dá)1分鐘以上的地球通信。在這之前，1971年蘇聯(lián)的“火星3號”探測器也曾在火星表面安全著陸，但只回傳了20秒的數(shù)據(jù)信息。

引人注目的“紅龍?zhí)枴?/p>

美國太空探索技術(shù)公司公布了其火星探測計(jì)劃，預(yù)計(jì)2020年將公司的“紅龍?zhí)枴碧沾椭粱鹦?。這無疑對火星探測，特別是尋找火星的生命跡象有著極大的推動。盡管火星探測面臨層層困難，但憑借著SpaceX公司近年來積累的大量空間飛行經(jīng)驗(yàn)，該計(jì)劃被廣泛認(rèn)為前景光明。

埃隆·馬斯克是SpaceX公司的創(chuàng)辦者，“紅龍?zhí)枴庇?jì)劃只是他雄心勃勃規(guī)劃中的第一步。馬斯克最終的計(jì)劃是將人類送至火星表面，并實(shí)現(xiàn)定居。美國國家航空航天局與SpaceX公司，已經(jīng)開始對“紅龍?zhí)枴庇?jì)劃進(jìn)行接洽。紅龍?zhí)柼沾菍⑸綔y設(shè)備送至火星，再將火星樣品帶回地球?？茖W(xué)家針對帶回的樣品進(jìn)行細(xì)致分析，從而進(jìn)一步認(rèn)識這顆紅色星球。無疑，“紅龍?zhí)枴碧沾菍?shí)現(xiàn)這一計(jì)劃的有效途徑。

雖然“紅龍?zhí)枴庇?jì)劃的細(xì)節(jié)尚未完全公布，但是早在2011年，整個計(jì)劃已經(jīng)被提出，可見SpaceX公司為了實(shí)現(xiàn)火星探測已經(jīng)努力了多年。未來幾年，公司的工作重點(diǎn)也是為這個龐大的火星探測計(jì)劃做準(zhǔn)備。

據(jù)悉，執(zhí)行火星運(yùn)輸任務(wù)的主力火箭是放大版的“獵鷹9號”火箭，其推力超過22680噸，相當(dāng)于18架波音747飛機(jī)的推力。重復(fù)使用火箭是SpaceX的關(guān)鍵，該公司希望讓人類成為“跨星球物種”，而每個“獵鷹9號”至少可以重復(fù)使用100次以上。SpaceX公司的獵鷹9型運(yùn)載火箭在2010年首次發(fā)射，并自2012年起搭載“龍”貨運(yùn)太空船對國際空間站進(jìn)行物資補(bǔ)給。SpaceX公司的火星探測計(jì)劃將使用兩者的威力加強(qiáng)版。新的獵鷹重型運(yùn)載火箭將由3個“獵鷹9號”捆綁而成，其地球低軌道載荷達(dá)到53噸，能將人員或貨物運(yùn)送到月球、小行星甚至火星軌道，而新的“龍”太空船（即“紅龍?zhí)枴碧沾┳罱K將實(shí)現(xiàn)宇航員在地球與國際空間站間的往返。

人類將于2025年抵達(dá)火星

實(shí)現(xiàn)探測器在火星表面安全降落遠(yuǎn)比從地球飛至火星軌道要困難得多。美國國家航空航天局通過減速降落傘等技術(shù)，在2012年成功地將900干克的“好奇號”探測器安全降落在火星表面。這是迄今為止人類在火星安全著陸的質(zhì)量最大的物體，其降落過程被形容為“恐怖的7分鐘”。

“紅龍?zhí)枴碧沾馁|(zhì)量將是“好奇號”探測器的7倍多。 SpaceX公司預(yù)計(jì)將為“紅龍?zhí)枴碧沾鋫?臺減速發(fā)動機(jī)，結(jié)合使用減速降落傘來實(shí)現(xiàn)下降過程的減速與姿態(tài)控制。研究人員將通過地面模擬實(shí)驗(yàn)對減速發(fā)動機(jī)性能進(jìn)行大量測試，以獲得最好的降落方案。

美國國家航空航天局是SpaceX公司的合作伙伴，擁有最為豐富的火星探測經(jīng)驗(yàn)。無疑，它將為SpaceX公司提供大量的火星表面安全著陸方面的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。同時，還將為公司的這次空間航行提供深空通信與信息傳輸方面的保障與支持。

相較于以前的火星探測計(jì)劃，“紅龍?zhí)枴碧沾袷且环N技術(shù)能力的證明。作為一家私人公司，在不違反《外層空間條約》的前提下，SpaceX公司可以按照自己的意愿把任何物體運(yùn)送至火星。據(jù)推測，“紅龍?zhí)枴碧沾赡軘y帶大量標(biāo)準(zhǔn)化的科學(xué)設(shè)備。SpaceX公司與美國艾姆斯研究中心，已經(jīng)開始籌備后續(xù)火星飛行的科學(xué)探索計(jì)劃。他們計(jì)劃后續(xù)將通過“紅龍?zhí)枴碧沾瑢ⅰ捌票庇?jì)劃中的火星探測器送至火星的北極點(diǎn)附近。該探測器配備的鉆頭至少能夠從火星表面1米深的地方取樣，借助其攜帶的多種先進(jìn)科學(xué)設(shè)備檢測特定的生物分子，從而探尋火星生命可能存在的跡象。研究表明，“紅龍?zhí)枴碧沾軌蛑苯訌幕鹦欠祷氐厍?，不需要在火星軌道交匯后接力飛行，這意味著“紅龍?zhí)枴碧沾踔聊軌驅(qū)⒒鹦菢悠分苯铀突氐厍?，從而為火星生命跡象提供最有力的證明。

鑒于火星探測任務(wù)的昂貴成本和歷史重要性，探測任務(wù)必須確保萬無一失。SpaceX公司與美國國家航空航天局在火星探測計(jì)劃上的密切合作，標(biāo)志著一個新的空間探索時代的開始。如今，當(dāng)人類將眼光擴(kuò)展至浩渺的宇宙時，空間競賽已經(jīng)不是目的，互相合作才是最負(fù)責(zé)任的態(tài)度與行動。