书城科普读物神奇的太空探险之旅
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第17章 神奇的探险之旅(2)

“索杰纳”在英语中具有“旅居者”之意。它的大小如同一台电视机,高约30.5厘米,重约10千克,是一个有6个轮子的车状小机器人。它安装有各种高技术微型仪器,主要使命是探测和分析火星岩石和土壤的化学成分。它还装有3部照相机,可对附近目标拍摄特写镜头。“探路者”则把照片和有关资料传回地球。

6小时后,它向地面控制中心发回了第一批彩色照片,这也是21年来人类获得的第一批火星照片。这些照片显示。火星表面极度荒芜,很像地球上的荒漠,呈现红色,遍布各种形状的砾石。

岩石是“索杰纳”探测的主要对象,被探测的第一块岩石名叫“藤壶·比尔”,因为它长得像一只藤壶,大小跟一个足球差不多。“索杰纳”对“藤壶·比尔”进行了长达10小时的扫描分析,分析表明,这块火星岩石主要由石英、长石和正辉石组成。使科学家们感到意外的是这种组成与地球上的岩石非常相似。此后,“索杰纳”又对另外几块岩石作了扫描,发现它们的组成并不一样。这些发回的照片还表明,火星上存在红、白、蓝三种颜色的岩石。向风的东侧呈淡蓝色,背风的两侧呈典型的红色,在土壤的下面则是白色的岩石。

“探路者”发回的照片还表明,火星平原远古时曾发生过特大洪水。根据岩石上的水痕和山丘上不同的“地层”,科学家判断洪水淹没的地区有地中海那么大,发生时间可能在10亿到30亿年前。可是这些水到哪里去了?是渗到火星地下,还是变成了火星南极的干冰,还是消失在茫茫宇宙之中?这些问题迄今尚不能确切回答。

火星曾经有过水的证据是对“火星生命说”最大的支持,因为有水就可能有生命。但是,仅有洪流存在还不能证明,还必须找到静止水曾经存在的证据。“探路者”计划中负责气象研究的科学家罗勃特·哈伯勒根据发回的气象资料判定:火星上干燥、寒冷、气压和气温变化很快,气温在几分钟甚至几秒钟内就会升高或下降17~22℃。因此,火星上的水肯定不是液态的,而是以冰块或冰粒的形式存在的。火星上肯定不会下雨。一到秋季,火星上将西风怒吼,尘暴飞扬,环境恶劣。

火星上存在生命的证据尚不充分,但是,“索杰纳”对火星岩石“藤壶·比尔”的分析有一点引起了广泛的注意。这块岩石与美国阿拉斯加发现的一块火星陨石在化学组成上具有相同的特征。经化验分析,陨石中含有有机分子和铁矿物,因此有不少人据此认为火星上曾经有过生命。

火星上是否曾存在生命是一个大问题。美国科学家认为只研究火星地表是解不开这个谜底的,必须将火星土壤和岩石的标本弄回地球进行研究分析,或是像登月那样由科学家登上火星进行考察,这就意味着下一阶段将是载人飞行。

谁第一个登上火星,将成为举世瞩目的焦点!

征服火星

1996年8月6日,美国宇航局的科学家从编号为ALH84001的火星陨石上找到有机分子和铁矿物,不少科学家据此认为火星上可能会存在生命。一时间,全世界的科学家都卷入了这场大辩论。

美国总统克林顿随之宣布:“我已决定,美国太空计划将倾所有人才和科技力量,支持这项探索任务,为火星上是否有生命的结论寻找进一步的证据。”

1996年11月升空的“火星全球探测者”飞船到1998年9月可以到达火星轨道,将环绕火星飞行,勘探其他特征。“火星探路者”还在继续向地面传回信息。

美国宇航局计划从现在起,到2005年,还将有4艘飞船在火星着陆,另外4艘飞船在火星轨道飞行。2001年,一个比“索杰纳”更先进的火星车机器人将对火星表面半径32千米的范围进行探测,收集样品,同时,另一艘飞船将沿火星轨道运行。这次探测计划将包括人类能否在火星上居住问题的实验,2003年还将同样进行这一实验。2005年,将有一艘飞船登陆火星,将此前收集的土壤与岩石标本带回地球。

美国宇航局预料,2010年以后,人类有可能登上火星。他们将载人飞行的计划初步定在了2011-2018年。

俄罗斯当然不甘落后,他们制订了一个跨世纪寻梦火星计划。这个计划分三个阶段:第一阶段发射“火星-96”飞船,包括对火星进行长期考察的轨道站、两个穿透探测器和两个发送到火星上的小型自动站;第二阶段是发射“火星-98”飞船,包括一个轨道站、一个带有火星车的返回舱;第三阶段是发射探测飞船把火星上的土壤带回地球。这些考察将为人类登上火星开辟道路。

由于俄罗斯具有“能源号”大型运载火箭,发射飞船的费用会节省1/3,还有比美国、欧洲更适合火星探险的电喷气发动机,加上可以在“和平”号空间站组装零件,所以这个方案很受关注,有奥地利、英国、美国、法国等20个国家参加,成为一项国际性的考察计划。

可是,“天有不测风云”,1996年11月16日,俄罗斯发射“火星-96”飞船,刚刚升空几小时却半途坠毁。企盼已久的火星探险一开始就遭到惨败。

“火星-96”飞船是俄罗斯近10年内研制的第一颗新的航天器,耗费3亿多美元。它的坠毁使俄罗斯航天业遭受重创,许多科研人员心如刀绞,泪流满面。据媒体报道,就在发射前1个月,俄罗斯一家核研究中心主任自杀身亡,他的遗书写着自杀是为了抗议政府发不出工资和研究经费严重短缺。可见“火星-96”的失事,表面是技术故障,从根源上看是长期政策不当所致。没想到今日之俄罗斯与昔日的航天霸主前苏联竟然不可同日而语了!

这次失事对美国也是个打击,美国有两件宝贝在该飞船上;英国天文学家更感沮丧,他们也在飞船上搭载了好几件实验仪器。

萧萧寒风冻不垮北极熊,俄罗斯宇航局并不灰心,它的发言人在记者招待会上驳斥美国记者:“你们的航天飞行也失败过,为什么我们就不能失败呢?--我们还将继续发射,而且不止一次。”俄罗斯决心改进技术,确保下一阶段计划获得成功。

欧洲宇航局也在研制到火星登陆的飞船,并积极参加美、俄探测计划。

意大利于1999年发射一颗火星卫星,用于火星表面与地球之间的通信。

日本也发射了一颗重450千克的火星卫星--行星B,用于探测火星大气与太阳风的相互作用。

神秘的火星,兵家纷争,群雄逐鹿,谁能征服火星?我们拭目以待!

向更远的行星出发

太阳系的外行星--木星、土星、天王星、海王星、冥王星,距离我们的地球十分遥远,可是有关它们那古老的传说、神奇的土星光环、难解的木星红斑……却深深地吸引着人们去探索。从70年代起,美国先后派出了“先驱者号”和“旅行者号”两组探险队,独揽了对太阳系外层空间的探测。

1972年3月2日,“先驱者10号”乘“德尔他号”运载火箭从卡纳维拉尔角升空,开始了漫长的旅程。它飞行了21个月,运行约10亿千米,于1973年12月从距离木星131400公里的云层中穿过,拍到木星的彩色照片,测定了木星的磁场。随后,“先驱者10号”利用木星的引力加速飞向土星,再借助土星引力场加速向太阳系外奔去。在这个探测器中装有绘着男女人像的图片,还有一些表明地球人生活的标志,准备寄给太阳系外的“宇宙人”。

“先驱者11号”于1973年4月6日离开地球,1974年12月5日飞过木星,对木星进行了观测,然后奔向土星。它拍得的照片表明:木星没有固体表面,是一个液体行星,有很强的磁场和辐射带。还发现木卫一有电离层和大气,这是太阳系所有卫星中唯一的。从土星的照片中发现了两个新光环并得知土星的辐射带强度远低于地球。

70年代末,木星、土星、天王星、海王星等几乎在同一方向。美国原来准备搞一个“行星大飞行计划”,发射无人探测器连续探测各个行星。因为耗资太大,1972年就停止了。代替这个计划的是发射“旅行者1号”、2号,它们在1977年发射,1年后接近木星,3年半后通过土星附近。耗资3.6亿美元。

“旅行者1号”于1979年3月5日从距木星表面275000多千米的空间掠过,一共拍摄了木星家族的几千张彩色照片,还进行了各种科学探测。1980年11月逼近土星,然后飞向宇宙深空。

“旅行者2号”速度较慢,它于1979午7月9日飞过木星,1981年8月26日才靠近土星,1986年经过天王星,1989年8月掠过海王星飞向太阳系外。

从“旅行者”号发回的大量数据中,科学家们获得了许多令人惊奇的新发现:木星周围有一个环圈,长约5800千米,宽约30千米,太阳系中土星、天王星、木星都有环,看来大行星都有环,这对于探索太阳系的起源和演变有一定的意义;木星还有长达3万千米的极光,16颗卫星;木星的大红斑有1000千米;木卫一有火山爆发,烟柱高达300千米,比地球上的还大,这说明大的卫星不是死寂世界,它在活动和变化中。

土星的体积庞大,可是平均密度比水还小,若将土星,放在浩瀚的宇宙海洋中,它是唯一能浮在水面上的天体,它比水还轻;土星也有一个大红斑,长8000千米,宽600千米,它可能是由于土星大气中上升气流重新落入云层时引起扰动和旋转而形成的;土星的周围飘浮着明暗相间的彩云,赤道面上缠绕着白色的大光环,就像戴着顶美丽的草帽,“旅行者”1号和2号的近距离照片使科学家们非常吃惊:原来土星的光环可以细分为成千上万条大大小小的小环,它的整体形状就类似一个巨大的密纹唱片,从土星的云顶一直延伸到32万千米远的地方,这些光环远看是红棕色,可是从高分辨率的照片中可以看到,其实每层环的颜色都稍有不同,蓝、橙、绿、紫五彩缤纷。

土星是太阳系卫星最多的行星,有23颗,其中命名为“泰坦”的土卫六最为世人瞩目,因为它是人类发现的第一颗土星卫星,还是太阳系卫星中体积最大的卫星之王。“旅行者号”拍到的照片上土卫六是一个橘红色的星体,它提供的数据证明土卫六的直径是4828千米,不是原来的5800千米,卫星之王的桂冠因此被摘掉了。“旅行者号”提供的资料显示:土卫六是太阳系中又一个奇异的世界,它的表面黑暗寒冷,暗红的天空偶尔会洒下几点氮雨,还有液氮的海洋,这些都是人类了解生命起源和各种化学反应的理想之处。

美丽的土星、神秘的木星还有许多待解之谜,要想有更深刻的认识,请看“伽利略号”和“卡西尼号”的远航!

美国“伽利略号”专访木星

在太阳系的九大行星中,木星的体积和质量都排名第一,亮度仅次于金星,名列第二,因而对人类有极大的吸引力。从70年代起,美国发射了“先驱者”和“旅行者”两组探测器探测过木星和它的卫星,使人们对木星有了初步了解。

为了进一步揭开木星的奥秘,美国宇航局不惜巨资,决定安排一次对木星的“专访”。计划研制一个木星专用探测器,以最早发现木星4颗卫星的意大利科学家伽利略的名字命名,派往木星去进行一次实地考察。“伽利略号”原计划1982年1月发射,后因飞行计划改变,推迟到1986年5月发射,可惜“挑战者号”航天飞机于1986年1月28日发生升空爆炸惨剧,“伽利略号”发射计划因此搁浅。直到1989年,宇航局才决定启动这项计划。

1989年10月18日这一天,是一个新的太空探险时代的开始。“阿特兰蒂斯号”航天飞机将“伽利略号”探测器送入太空,“伽利略号”首先飞向太阳,途中于1990年2月与金星相遇,借金星的引力加速后,沿一个更大的绕太阳运行的轨道前进,逐渐向地球靠近;1990年12月8日靠近地球,借地球的引力再一次加速,1992年12月8日擦过地球,飞行速度达到每小时140300千米。这样可大大减少推进剂重量,最后才踏上飞往木星的征途。

在这两次飞越地球的过程中,“伽利略号”距月球的最近距寓为9000千米。它顺带着对地球和月球作了一系列的观测。1990年2月“伽利略号”临近金星后采用偏航飞行方式,用摄像机、红外质谱仪等仪器观测了金星,这些数据在飞近地球时回播。此外,“伽利略”探测器还测量了太阳风。

“伽利略号”长途跋涉40亿千米,在浩渺无垠的宇宙中航行了整整6年,于1995年12月6日逼近木星。此时,美国喷气推进实验室的科学家们正捏着一把汗,紧张地一直关注着它直到进入木星轨道。1993年8月21日,美国“火星观察者”探测器行程1年,差3天就要进入火星轨道,突然间音讯全无,9.8亿美元打了水漂。这一不幸科学家们记忆犹新,在“伽利略号”进入轨道时自然特别小心了。

“伽利略号”不负众望,安全入轨以后,它承载的16种当时最先进的仪器便陆续将探测的数据发回,这些数据以光速运动的无线电波传回也要耗费52分钟才能到达地球。

“伽利略”探测器是由轨道器和再入器两部分组成。1995年7月13日再入器与轨道器分离,单独飞行5个月,于12月7日进入恶劣的、飞速旋转的木星大气层去进行实地考察。这一情景非常惊险!木星大气层深入的压力高达20个大气压,它的顶端部分有相当于太阳表面温度2.5倍的高温,如果再入器切入木星大气层的角度偏离正确角度1.5度,就会弹高大气层顷刻间被烧毁,万幸的是,悲剧没有发生。但是在这样的高温下它也不可能坚持长久,它用降落伞帮助减速向木星深处飘落,在下飘200千米的过程中,发回了一批非常宝贵的资料,75分钟后通讯中断,再入器有去无回,可能被巨大气压力摧毁了。

“伽利略”的轨道器从1995年底到1997年末,一直以不同的椭圆路线,绕木星运行,并分别以不同的距离接近木卫二、木卫三,木卫四和木卫一。它进行了17项观察,对木星大气层、大气风暴、木星磁场等进行了考察,还对4个大卫星作了探测。它携带的照相机比“旅行者”号上的照相机灵敏度高100倍,因此拍摄到的照片清晰度要比以前拍到的最佳照片高20~1000倍,可以分辨出木星表面30~50米范围的细节,而且拍的照片也比“旅行者”号多得多,这些都极大地丰富了人类对宇宙、太阳系以及地球环境的认识。

1997年12月前后,由于携带的动力燃料全部耗尽,“伽利略”探测器进入大气层被烧毁。它对木星的“专访”圆满结束。

“卡西尼”土星之旅