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儘管新冠疫情主導了2020年的世界,使社會進入低迷狀態,但人們在星際的探索卻並未停下腳步,火星就是其中的一個重要視窗。

2020年7月,阿聯酋“希望號”、中國“天問一號”和美國“毅力號”相繼發射太空,開始了火星探測。隨著3個探測器的升空,全球掀起了火星探測熱潮,2020 年也因此成為人類火星探索的一個大年份。

2021年2月,三個國家的火星探索器先後抵達。阿聯酋火星探測器“希望號”2月9日首先到達目的地;中國“天問一號” 兩天後(2月11日)抵達目標軌道;美國“毅力號”也於上週成功著陸。

火星趕集,趕了什麼熱鬧

一個火星,不同目的

當前,阿聯酋“希望號”、中國“天問一號” 和美國“毅力號”已先後抵達至火星,它們為一個共同的大目標而來,即研究火星地質環境和大氣層,尋找古老的微生物生命跡象。但三國的火星探測器卻各有目的,並且需要完成不同的任務

阿聯酋“希望號”火星探測器於北京時間2020年7月20日凌晨5點58分從日本種子島航天中心發射升空。這不但是阿聯酋史上第一次,還是阿拉伯世界的首次星際探索

阿聯酋的“希望號”類似於火星的氣象衛星,繞火星做近赤道軌道執行,收集星球上不同區域在不同季節和不同時間的全天候氣象資料,以及其他相關資料,以期幫助地球上的科學家更全面地瞭解和掌握火星的氣候條件。

事實上,火星也曾經和地球一樣遍佈江河湖海,現在卻呈現乾枯、荒蕪的狀態。“希望號”透過探索成像儀、紅外光譜儀以及紫外光譜儀對火星氣候及天氣進行探測研究,主要任務就包括探測、研究火星大氣層。科學家們也希望透過此次探索進一步瞭解火星空氣和水分流失的原因和過程。

“希望號”也是這一輪火星探索行動中唯一不在火星著陸的探測器。根據計劃,“希望號”經過約200天的飛行,將2021年2月抵達火星軌道,正如所計劃的那樣,“希望號”在2月9日首先到達目的地,也正好是阿聯酋成立50週年。同時,“希望號”還將繞火星軌道執行至少一個火星年,相當於地球上687天。它收集的資料預計2021年9月開始陸續傳回地球

中國的“天問一號”主要任務則是地質勘測。針對火星形貌與地質構造特徵、火星表面土壤特徵與水冰分佈、火星表面物質組成、火星大氣電離層及表面氣候與環境特徵、火星物理場與內部結構等展開科學研究。

“天問一號”用雷達“透視”幾千米深的地層,採集岩石土壤等樣本,繪製火星地質結構圖,探測火星磁場,以解開火星磁場的演變歷史。 這也是我國首次自主執行的火星探測任務,將一步實現火星環繞、著陸和巡視探測,獲取豐富、立體、多樣的火星探測科學資料,這在世界航天史上尚無先例。

美國國家航空航天局(NASA)的“毅力號”則擔負著尋找火星古老生命(微生物)跡象的任務,這是NASA第五次登陸火星。“毅力號”將收集岩石標本,希望從中發現可能的線索,解答火星上到底是否曾經有生命存在的問題。

“毅力號”也是迄今為止送到另外一個星球著陸的最大、最先進的探測器,重達一噸,每天可以自動行駛200米距離。該探測器配備了19臺相機,兩個麥克風,可以用來捕捉錄製火星上的聲音。

“毅力號”除了配備可以直接探測現在和古老生命跡象的儀器,還有一架1.8公斤重的無人飛機,準備在火星上試飛,這也將成為無人機在另一個星球環境下首次飛行。

“希望號”、“天問一號”和“毅力號”已經共同開啟了新一輪火星探索週期。而火星作為太陽系中與地球環境最為相似的行星,瞭解火星對研究地球早期歷史和生命起源顯然有著重要價值,這也對人類拓展生存空間具有重要意義。

至所未至,知所未知

之所以將人類最好的科技資源投入到冰冷、荒涼、充滿輻射的“沙漠星球”,並在2020年與2021年形成火星趕集的熱潮,是因為這與人類走向未來的太空時代密切相關。

首先,地球與火星之間的距離在不斷改變,兩顆行星各自以不同的速度和距離繞太陽公轉。地球和火星最遠的距離有大約4億公里,最近的距離則是5600萬公里。每隔26個月,就會出現一個飛火星的最佳時間段,也就是所謂的“視窗期”。這個時段地球位於最適合飛往火星的位置,火箭燃料消耗最少

2020年之所以被稱為“火星年”,就是因為地球和火星距離最近,發射火星探測器需要的燃料最少。因此,各個國家都相繼投入大量的財力物力對火星進行探測。比如,“毅力號”作為美國宇航局第五輛成功登陸火星的火星車,當任務結束時,就將耗資近30億美元

其次,火星作為太陽系八大行星中第四顆,是一顆類地行星。約45億年前,宇宙形成的初期,火星同地球一樣,其表面也有水流的流動。然而,到了30億年前左右,地球上出現了光合作用,併產生了生命。火星的水卻逐漸消失,變成了一個又冷又幹的星球。

顯然,火星的生態環境,由好變壞的過程,值得人們去探尋。如果地球的兩個鄰居都因某種原因,環境從友好到惡劣,那麼從中探尋其原因,或許將能避免地球“重蹈覆轍”。

因此,探索火星的氣候變化以及地質的演化,對於保護地球、拓展人類生存的疆域,具有非常重要的意義。可以說,火星是人們整個深空探測領域,除月球以外的第二重要的研究星球。

最後,探索火星不論是對於國家,還是全體人類,都具有前瞻性的意義。從國家層面來看,航天航空技術集結了多種前沿科技,而一國的科技實力已經很多程度上彰顯著一國的國力。事實上,太空時代的阿波羅計劃,很大程度上就是出於軍事和地緣政治的考慮。

包括通訊技術、網際網路技術,有太多的技術變革都是從阿波羅計劃中延伸出來的。探索火星也需要透過無數工程和技術上的創新,而這些創新,很可能會引發下一次的技術革命,使未來的人類生活再一次超越現在所能想象的一切。而對於科技高地的搶佔,已成為當前大國關係的重要內容。

從全體人類的角度來看,地球並不安全。與水星、金星比起來,火星最接近太陽系“宜居帶”,是除地球之外,被認為最有可能孕育和存在生命的另一顆行星。對於火星的探索,其最深遠的意義可能就在於對人類文明的“物理複製”。在地球面臨極端情況下,延續人類文明的發展。

人類自出現在地球的那一刻起,就一直不停地為生存空間和生存環境而奮鬥。倘若未來地球上真的發生災難性戰爭、超級傳染病、嚴重天體撞擊、全球性自然/地質災害、人工智慧失控、奈米機械風暴等危急狀況時,少量居於火星上的人類將能夠為人類的文明延續提供希望。

2020年,SpaceX創始人埃隆馬斯克曾提出計劃——在2050年內向火星移民100萬人,而這一言論在當下被大多數人評論為“荒誕”。但隨著火箭運載能力的不斷提升、火箭可回收可複用技術的逐步成熟,Spacex“星艦”飛船原型機實驗的穩步推進,從發射技術與經濟性角度看,人類在 2030年之間完成載人火星探索任務已成為高機率事件

至所未至,知所未知。人類已經在走出地球,走向太空邁出了許多個“關鍵一步”。人類的文明雖然是人類創造的,但更需要由人類來守護。

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