火星以它红色的表面而闻名,对科学家而言,今年是几千年来火星距离地球最近的时期,为抓住这一最佳探测时机,欧洲空间局和美国航空航天局最近先后向火星发射了一系列探测器——

欧洲空间局“火星快车"顺利升空

6月2日,欧洲空间局(ESA)研制的第一个火星探测器“火星快车”(Mars Express)由俄罗斯“联盟一FC”号运载火箭在哈萨克斯坦拜克努尔卫星发射场发射升空。这次发射,标志着人类探测火星的活动进入一个新的活跃期。

耗资3亿欧元研制的“火星快车”重达2吨,携带了欧洲国家的7台科学仪器。按计划,它将在6个月后抵达火星轨道,对火星进行全火星年(669个火星日,相当于687个地球日)观测,主要任务是对火星表面进行拍摄。

“火星快车”抵达轨道后,它携带的“猎免犬-2”号(Beagle 2)着陆器将与其分离,并在火星降落,对火星表面进行为期180个火星日的考察。按照飞行计划,“火星快车”应在2003年12月19日释放“猎兔犬-2”号,12月26日登陆火星,“猎兔犬-2”号着陆地点选择在中心坐标为北纬10.6°、西经270°的火星地区。这个区域是一个广阔的相对平坦的地带,据认为是至少40亿年前的小行星或彗星撞击造成的一个巨大盆地。

“猎免犬-2”号着陆器重45千克。除装有2个圆柱形可折叠太阳能电池板外,还装备了一个岩石钻头,一个深钻钻头,一台立体照相机和2台光谱仪。“猎兔犬-2”号可以挖掘几十厘米深的火星表层,并对岩层和土壤颗粒进行分析。此外,它还可以记录火星大气温度、气压和风速等有关数据,并将收集到的信息发送回地面。

美国火星探险“双胞胎”启程

紧随“火星快车”的尾迹,美国航空航天局(NASA)也把他们耗资8亿美元研制的“双胞胎”火星探测器发射升空(MER-A. MER-B)——迄今人类研究其他行星最为昂贵的宇宙飞行器。

6月10日,在佛罗里达发射升空的“双胞胎”火星探测器“勇气”号和稍晚将发射的“机遇"号(这两个名字是美国亚利桑那州的9岁女孩索菲 · 科利斯提出的)。美国航空航天局于去年年底发起了为两辆火星探测器取名的活动,邀请全美中小学生提供有创意的点子。目前正上小学三年级的索菲 · 科利斯最终脱颖而出成为优胜者。

“勇气号”的探测使命预计为90个火星日,大约相当于地球上的92天。它长1.6米、宽2.3米、高1.5米,重174千克,是迄今美国发射的最尖端的火星探测装置,其顶部装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计,可以帮助科学家们确定火星上哪些岩石和土壤区域最有探测价值。此外,这辆与普通汽车大小相似的火星车上还有一个装配有各种工具的“手臂”,包括显微镜成像仪、穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子X射线分光计等,分别对火星岩石纹理及其成分等进行探测分析。

“勇气号”预计在2004年1月初降落在火星南纬15左右的古谢夫陨石坑内(Gusev crater)。许多科学家认为,这个地区原先存在一个湖泊,并有一条巨大的河流源源不断地注入水源。而稍晚升空的“机遇号”着陆点定在“梅里迪亚尼”(Meridiani)平原,这里存在大量的灰白色赤铁矿(这种铁氧化物在地球上的水中形成)。在地球上,有水的地方就存在生命。基于此,“勇士”号和“机遇”号的着陆点位于火星南半球两侧过去曾有水的区域,每个探测器将在火星表面工作3个月时间采集数据。

人类探测火星的漫漫路程

在过去的一个世纪中,没有任何一颗太阳系行星像火星这样激起人们如此广泛而持久的兴趣。自1890年美国天文学家帕西瓦尔 · 罗威尔通过望远镜观察到火星表面存在“人工运河”后,美苏两国先后向火星发射了一系列的探测器。1962年,前苏联发射了“火星1”号、“宇宙21”号,美国发射了“水手3”号,但均遇到了失败。世界上第一个成功飞掠火星的探测器是美国1964年1月28日发射的“水手4"号,它于1965年7月15日从距火星10000千米处拍摄了21幅火星照片。1971年,前苏联发射的“火星3”号在火星上软着陆。1974年,前苏联发射的“火星5”号首次拍摄了火星的彩色照片。同年,美国“水手9"号发射成功,所传回的数据图片足以提供分析火星上大气的组成、密度、压力、温度及火星表面地貌概况。1976年,美国的“海盗1”号和“海盗2”号登陆器分别在火星上降落。1993年,美国“火星观察者”探测器在进入火星轨道后与地球失去联系,导致计划失败。1996年11月,美国发射了“火星全球勘测者”,在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场等情况,由此了解火星大气的温度、引力和化学组分等。同年12月,美国又发射了“火星探路者”探测器,经过7个月的星际飞行,在火星的阿瑞斯平原着陆。1999年1月3日,美国发射的“火星极地着陆器”在飞行了11个月并登陆到火星上以后,就与地面失去了联系。2001年,美国又发射了“火星奧德赛”探测器,现已成功抵达火星并进入环火星轨道。欧洲宇航局计划于2009年向火星发射可记录火星生物环境数据的“帕斯特”火星探测器。俄罗斯也积极与美国、欧洲在火星探测方面开展合作。目前,俄专家正借助美国“火星奥德赛”探测器上搭载的快中子探测仪对火星进行研究,并参与了“火星快车”携带的部分科研仪器的研制工作。

40多年间,美、苏及俄罗斯先后向火星发射了34个探测器,但三分之二的探测器最终“壮志未酬”,以失败而告结束。这次“火星快车”和“勇气”号的成功升空,标志着已有40多年历史的火星探测活动进入一个新的活跃期。

探测火星假想图

让人类的理想在火星飞扬

无一例外,各国的火星探测计划中都包括探明火星上是否存在生命这一任务。从美国火星探测器“奥德赛”发回的图片分析,认为火星上曾存在水的观点被认同。为什么科学家如此关心火星上有没有水呢?原因很简单,水是生命之源,没有水就没有生命。

除了水之外,生命还需要能量。但由于火星表面的过氧化物浓度过高,看似不可能在火星表面找到生命,未来的探测计划将包括找寻除太阳光以外的能量来源。在地球上的深海、岩石内部以及深层地表以下太阳永远无法照射的地方依然存在一些生命形式,它们利用化学能和地热能作为能量来源。也许在火星上同样存在利用类似能量的生命形式。

火星探测计划的另一个重要目标就是探究火星现在与远古的气候状况以及导致气候演变的因素。更好地了解火星现在的气候状况有利于科学家更有效地建立火星过去的气候模型。火星气候是否曾经类似于地球?如果相似,是什么导致火星变成一个干燥、寒冷贫瘠的荒漠呢?这是未来探测计划需要解决的问题。

火星探测第三个目标是描述火星的地质学特征。作为火星探测计划的一部分,我们希望了解风、水、火山、撞击等过程在形成和改变火星表面中的相关作用。比如,火星上有令人难以置信的巨大火山,其规模是地球火山的10倍甚至100倍以上。最近发现在火星上分布着大面积的磁性物质,由于磁场通常表现,为保护行星不受各种宇宙射线的伤害,这一发现暗示很可能火星表面曾经存在生命的证据。

火星探测最终目标是为人类登陆火星作准备。火星是地球的近邻,其独特的空间位置、气候、地质条件使它有可能成为天文观测、科研和人类移民的彼岸。登陆火星一直是人类长久以来的梦想,在1969年“阿波罗”登月成功后,科学家们就把火星定为下一个征服的星球,而火星上可能存在水冰的发现更是激发了人们的想象和移民火星的热情。火星上是否存在生物,现在谁都难以断言,但除了地球,在太阳系的其他行星当中,火星是最有可能诞生生命的星球。