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《青年科学》

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《青年科学》杂志创办于1980年,是沈阳日报报业集团主管并主办的综合性期刊。辽宁省一级期刊,曾连续两届被国家新闻出版署评为“全国百种重点期刊”。

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探测火星之路 艰难的历程

2009-02-22 21:23:41

  火星是与地球最为相似,且距地球很近的行星,近几十年来,人类在探索这颗“红色星球”的征途上前赴后继。火星探测器“凤凰”号作为首个在火星极区着陆的探测器,再一次向寻找火星生命发起冲击。

  开始亲密接触

  1960年至1975年间,人类的火星探测进入了第一次高潮。苏联发射了多个火星探测器,遗憾的是几乎全部失败。其中1971年发射的“火星3”号着陆舱得以在火星表面软着陆,虽然仅发送了20秒的信号,但它是第一个到达火星表面的探测器。

  美国于1964年至1970年发射了“水手”号系列探测器,其中有4个成功地探测了火星,尤其是“水手4”号于1965年7月传回了火星近距离的照片,从中鉴别出火星的多个火山口,还探测到火星的大气密度不足地球的1%。另外,1971年11月进入火星轨道飞行的“水手9”号拍摄了70%的火星表面,并从根本上否定了火星存在运河的说法。

  1976年7月和9月,美国“海盗1”号、“海盗2”号探测器先后实现了在火星表面成功软着陆的壮举,它们用所携带的精密仪器分析了火星土壤,测量了风速、气压和温度,并确定了火星的大气成分,向地球发回了5万多张火星照片,为后来的火星着陆探测奠定了基础。

  此后,苏联于1988年7月相继发射的“火卫1”号和“火卫2”号探测器、俄罗斯于1996年发射的“火星-96”探测器都没有成功。美国于1992年发射的“火星观察者”探测器在即将进入火星轨道时与地面失去了联系。

  “火星生命计划”

  从1996年起,美国开始实施“火星生命计划”,即每隔26个月发射一至两个不载人火星探测器,以便最终确定火星上是否存在生命。

  “火星探路者”于1997年7月在火星着陆后首次用“索杰纳”火星车进行了较大范围的考察。它发回了蔚为壮观的火星全色全景照片,使人类对火星地表景象有了直观的认识,并深入了解了火星气候,对火星岩石和土壤也有了初步了解,找到了一些支持“火星生命说”的证据。

  1997年9月,“火星环球勘测者”进入预定的火星轨道,饱览火星地貌。其中传回的1次沙尘暴图片显示,火星上发生了面积足足有南大西洋那么大的沙尘暴。它还发现火星上存在强磁物体,这对正确认识和了解火星的演化历史,探明火星上究竟有无生命存在的条件具有极其重要的价值。从探测器上的激光高度计获悉,火星上有海洋的遗迹,火星北半球存在太阳系中最平整的表面,其他区域则是古代高原。它还发现了火星上的峡谷。人们利用它发回的图片确定了后来发射的“勇气”号和“机遇”号探测器的降落地点。

  然而,美国于1998年底和1999年初发射的“火星生命计划”的第二批探测器都功亏一篑。继1999年9月美国“火星气候探测器”在即将进入预定轨道时烧毁后,原定同年12月3日在火星着陆的“火星极地着陆者”也下落不明。

  新探测高潮到来

  2002年3月,美国宇航局宣布:“奥德赛”火星探测器传回的火星南极图像和数据表明,火星上有大量的水冰,从而再次激发起人类对火星探索的热情。

  2003年6月2日,欧洲航天局用俄罗斯火箭发射了其第一个火星探测器——“火星快车”。该探测器由1个方形轨道器和“猎兔犬2”号着陆器组成,结果“火星快车”轨道器顺利进入火星轨道,并发回大量有用数据,但“猎兔犬2”号着陆器在即将着陆时失踪。

  几乎与此同时,美国在2003年6月和7月先后发射了“勇气”号和“机遇”号“孪生”火星车。它们顺利着陆后在火星表面进行了大范围的探测,并通过所携带的高精尖仪器向地球传回了许多火星表面图片和有关火星岩石、土壤和大气等其他有用数据,其中最重要的是找到了一些火星上有水的证据。它们的工作寿命还大大超过了设计要求的3个月,至今仍在超期服役。

  2005年8月,美国“火星勘测轨道飞行器”升空。它于2006年3月进入火星轨道后不久就发回了首批火星照片。该探测器是当今世界最先进、最大的人造火星卫星,携带了迄今为止最先进的太空探索装备,其成像系统分辨率是以往其他系统的6倍,能拍摄清晰的火星地表图片,可进一步研究可能有水的区域,并为之后发射的“凤凰”号火星探测器和“火星科学实验室”火星车选择安全的着陆地点。

  近年来,科学家发现火星北极地区覆盖有大量的冰,所以美国制定了以寻找水为核心的火星探测战略,“凤凰”号就是这个战略的执行者。

  该探测器既不爬到山丘上张望,也不下到撞击坑内去漫游,而是一个固定着陆器,它要用“爪子”挖掘火星北部平原的含冰土壤,以寻找可能存在的水。

  遥望新一代火星车

  2009年或2011年,美国还将发射“火星科学试验室”火星车,这将是地表探测技术的一次飞跃性的进步,同时也将为未来的火星采样任务铺平道路。这种新一代火星车约有一辆吉普车大小,比目前仍在火星上工作的“勇气”号和“机遇”号大几倍;其穿行能力也将得到更大改善,可在坡度为60度的斜坡上正常行驶;它的能源供应也有质的飞跃,“勇气”号和“机遇”号火星车主要靠

  太阳能电池提供能源,而新型火星车将依靠核能来工作,使用放射性同位素电力系统取代目前火星车上使用的太阳能电池板,因而可大大增加漫游车的行程和使用寿命,提高其开展实验活动(如钻探)的能力。新型火星车最引人注目的是用“空间起重机”登陆。“火星科学试验室”能对火星上的一些“死角”进行考察,从而进一步探索火星上是否有生命存在。

  美国争取在2014年之前带回第一批火星岩石和土壤标本,以确定火星上是否有生命。随着“取样返回”任务的完成,美国“火星生命计划”也将结束。此后,美国将为载人火星探索做各种准备,以期最终实现载人登陆火星。

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