資料來源:南方日報
2005年5月12日
黃永明 按照最初的設計,兩部漫游者機器人將會在火星上工作90個火星日 。然而出人意料的是,漫游者的健康狀況非常好,最終它們可能會 在火星上工作1000個火星日。所以假如一切如願,那麼現在正是漫 游者火星之旅的中點 假如向一張展開的世界地圖上隨意擲一枚硬幣,則這枚硬幣很可能 會葬身“汪洋大海”。那麼,假如向火星地圖上擲硬幣,又會發生 怎樣的情況呢?2003年,8億美元化作了美國宇航局的兩枚“硬幣 ”飛向火星。這兩枚“硬幣”的名字叫做“火星探索漫游者”,是 兩部能夠在火星上漫步的機器人。從它們分別在2003年底和2004年 初登陸火星,至今,它們已經在那�堳袡L了將近500個火星的日日 夜夜,也經歷了許多奇遇。 小旋風相伴 漫游者作為繼1997年的火星探路者之後首次登陸火星的美國探測器 ,它們再三延長的探索活動背後始終存在一個疑團,甚至有人開玩 笑說,也許是火星人在搞鬼。這個疑團就是:漫游者為什麼會有這 麼好的精神? 漫游者是靠太陽能板來穫得能量的,所以當火星上的塵土慢慢將太 陽能板遮蔽起來,它們也就會失去活力。最初的90天任務就是據此 確定的。但奇怪的是,在漫游的過程中,兩部機器人---勇氣號 和機遇號---太陽能板上的塵土數次被外力清除了,這是科學家 們始料不及的。 最近的一次這種情況就發生在今年3月。正常情況下,勇氣號和機 遇號的太陽能板分別能為它們提供每天0.9千瓦時的電力,但在3月 5日,科學家小組發現勇氣號太陽能板的電力迅速下降到了0.35千 瓦時---下降了將近2/3。勇氣號攜帶的相機拍攝了它的太陽能 板,照片顯示,太陽能板上已經蒙上了厚厚的一層塵土。科學家們 不由得�恕腄A勇氣號的旅程或許將就此結束。 但是奇跡出現了。就在人們一籌莫展之際,火星上颳起了陣陣小旋 風。小旋風輕輕鬆松就把勇氣號太陽能板上的塵土給吹走了。勇氣 號太陽能板的電力也回升到了每天0.8千瓦時,勇氣號轉危為安。 與此同時,勇氣號的相機也首次抓拍到了火星小旋風的照片。 科學家相信,就是這種火星小旋風一次又一次吹走了勇氣號太陽能 板上的塵土,使得它的漫游得以繼續。那麼,身處火星另一面的機 遇號的太陽能板上的塵土又是如何被清除的?科學家們至今還沒有 得到明確的答案。漫游者項目的首席科學家史蒂夫•斯庫�奡絰﹛A 風也許起到了幫助作用,但還不完全是風的作用,或許還有霜,他 們目前尚不能很好地理解這一現象。 遇到大麻煩 勇氣號也並不總是那麼幸運的,它曾經遇到過大麻煩。去年夏天, 它的右前輪突然不能正常轉動了,好像是有什麼東西卡住了它的齒 輪箱。 勇氣號和機遇號是設計上完全相同的雙胞胎機器人,它們都有六個 輪子,每個輪子高25厘米。它們靠這些輪子在每天的工作時間�堻� 多可以行進大約100米。看上去這種速度可真夠慢的,但要知道, 漫游者的行進速度並不是由它們的輪子決定的。漫游者攜帶的科學 儀器要將穫得的數據處理妥善後才會允許輪子再向前卷動一點。著 陸點附近的“路況”是當初選擇著陸點的重要依據之一。任何高於 25厘米的障礙物對於漫游者來說都是不可逾越的。 為了弄清勇氣號右前輪的故障原因及解決辦法,工程師們開始用實 驗室��1︰1的漫游者模型來模擬火星上的情況。這個模型足以亂真 ,就連漫游者上的最小部件都不放過。工程師們一面利用模型反覆 琢磨出了故障的輪子和齒輪箱,一面控制勇氣號暫時用五個輪子行 走。在設計上,漫游者的六個輪子都是可以獨立控制的。 工程師們想盡辦法,花了數月時間才確認原來是潤滑劑出了問題- --潤滑劑不能正常注入齒輪箱。於是,他們讓右前輪多休息少工 作,並且工作中一半時間前進一半時間倒退,最終又使得潤滑劑能 夠正常注入齒輪箱,化解了危機。 機遇號的輪子在今年4月13日也出現故障,目前地面人員已經失去 了對它的控制。機遇號靠5個輪子仍然能夠行走,但動作的精準程 度會受到影響。最近它似乎又陷在了沙子�堙A動彈不得。工程師們 正在地球實驗室中透過操控模型來尋找解救它的方案。 在海邊漫步 在過去的時間�堙A機遇號在火星上的最大發現,就是它正站在一條 古老的海岸線上。它發現,火星上曾經比現在溫暖和濕潤得多,曾 經存在過含有鹽分的液態海洋。這一發現還被《科學》雜誌評為了 2004年最大的科學突破。 機遇號最初穫得的一條線索是灰赤鐵礦。灰赤鐵礦其實就是一種鐵 鏽,地球上大部分的鐵在地球形成早期沉到了地心,而火星因品質 比地球小得多,就有很多鐵留在了它的表面,為灰赤鐵礦的形成提 供了原料。在地球上,灰赤鐵礦廣泛地存在著,你通常可以在靜水 、溫泉中找到它,有時火山活動也可以帶來灰赤鐵礦。所以,灰赤 鐵礦的存在就意味著很可能有液態水存在。 後來,機遇號透過對火星岩石的分析又陸續發現了其他四條證據, 它們共同強烈暗示著火星上曾存在液態海洋。機遇號在岩石中及岩 石周圍發現了直徑為數厘米的球狀物體,它們的化學組成與岩石不 同,它們應該是由液態水中的物質凝固而成的;機遇號的照片中顯 示,岩石上有一些扁平的小洞,這些小洞應該是結晶體在水中分解 後遺留下來的;機遇號的光譜儀在岩石內部探測到了大量的硫磺, 這些硫磺只有可能來自於水環境中形成的硫酸鹽;機遇號的另一架 光譜儀找到了黃鉀鐵礬,這是一種通常在水中形成的罕見物質。 機遇號發現火星海洋之後不久,勇氣號在火星的另一面也發現了液 態水留下的痕跡,隻不過那�堛漱繻搯_來要少很多。它們倆的發現 共同暗示,過去的火星比現在要溫暖和濕潤,是一個適合生命存在 的環境。 打磨器磨禿了 從設計上來講,漫游者本身並不具備發現火星生命的能力。英國《 新科學家》雜誌在漫游者登陸火星一週年之際曾評論說,要想回答 人們追尋已久的火星生命問題,惟一的辦法就是人類親自踏上火星 去看一看。 實際上,包括漫游者在內的火星探測器都將為人類登陸火星的地點 選擇提供幫助。科學家們在擲漫游者這兩枚硬幣時就頗花費了一番 心思。除了前面提到的“路況”問題外,還有另一個重要的決定因 素,就是著陸點要具有高度的科研價值,用項目科學家的話來說, 就是“跟著水走”。科學家最終從155個候選地點中選出了兩個: 一個是巨大的古謝夫隕坑,一個是梅�堶}亞尼平原。所以,兩枚“ 硬幣”並不是隨意擲出去的。 每一個漫游者都像是一個全副武裝的地質學家,它們在考察火星岩 石的時候有一件利器---岩石打磨器。岩石打磨器上鑲嵌著鑽石 ,能夠在兩個小時的時間�埵b任何可及的岩石上打磨出一個直徑45 公厘、深5公厘的淺坑。這些聽上去很淺的小坑在尋找水的過程中 幫了科學家的大忙。因為打磨工作能夠把層岩表層受到環境影響的 部分去除掉,從而看到層岩內部更原始的狀態。 現在,岩石打磨器上的鑽石都已經被磨光了,已經不能像起初那樣 把岩石打磨出一個坑來。但即便是這樣,用它在岩石上磨一磨,也 仍然會對科學家研究地質起到幫助。 給落日拍照 依靠太陽能,漫游者兄弟日出而作,日落而息。機遇號就連在觀察 日落的過程中也能發現不同尋常的東西。 登陸火星大約一個月後,機遇號在一天下午5點30分的時候(火星 時間),向著火星的地平線方向捕捉到了一組日落的照片。照片�� ,藍色的天空上一個不大的白點正位於遠山上方,白點四周還有一 圈藍暈。 從這組照片中可以看出,太陽在落山的過程中,其光芒被越來越多 的沙塵所阻擋。沙塵的程度要比美國宇航局前一個火星登陸任務中 所觀察到的多得多,大致與城市中糟糕的揚沙天氣相當。 用於此次拍攝火星落日的相機是漫游者攜帶的全景相機。這種相機 是人類迄今送往另一顆行星的最為先進的成像設備,機遇號登陸後 很快就用全景相機對四周進行了360度的拍攝。 欣賞火星“日食” 去年3月,機遇號還有幸首次目睹了火星上的“日食”。也許在這 裡說“日食”會引起誤會,因為火星上的“日食”與我們地球上日 食實在是相差甚遠,但是除此之外也沒有一個更好的稱謂可用。 火星有兩顆自然衛星,它們都比我們的月球小得多,或者可以說, 它們就像是兩塊形狀不規則的巨石。它們的直徑一個相當於23公�� ,另一個隻相當於13公�堙C在視野中,兩顆衛星就僅僅是兩個小黑 點,所以當所謂的火星日食發生時,也僅僅是有兩個小黑點從日面 上經過而已,就像是兩顆會移動的太陽黑子。 機遇號看到的日食是由火衛一引起的。它歷時很短,只有20多秒鐘 時間。這也是火星日食的一個特點。火衛一引發的日食時長大概在 30秒左右,火衛二的長一些,能夠達到3分鐘。相比之下,地球上 的日全食通常會持續數分鐘時間,但不會超過8分鐘。 還曾遭遇UFO 勇氣號登陸後不久,居然在漫步的過程中意外拍攝到了UFO!從它 拍攝的一些照片中可以看到,在火星上空有個顯而易見的黑點。起 初有人猜測,這可能是火星的衛星。如果僅僅從地理位置來講,勇 氣號和機遇號所在的位置倒是的確都能夠觀察到火星的兩顆衛星。 假如置身火星的南北緯70度的範圍內,你將能夠看到兩顆“月亮” 同時掛在夜空。不過,如果檢查更多的照片就會發現,那些黑點時 有時無。 天文學家則懷疑,那也許是正在環繞火星飛行的人類探測器。因為 人類已經先後向火星發射過數十架探測器,其中許多都是環繞火星 運行的軌道探測器,火星上空變得越來越擁擠,看到其中某一架也 不算稀奇。他們猜測,勇氣號拍攝到的可能是美國30年前發射的海 盜號探測器。 但去年夏天,天文學家還是否定了這種猜測。他們給出的最終解釋 是:那個黑點是人類首度看到的火星流星!研究表明,勇氣號拍照 時火星上空正在發生一場流星雨。 展望未來 火星上的一天要比地球上的稍微長一點,確切地說是24小時39分35 秒。按照最初的設計,兩部漫游者機器人會在火星上工作90個火星 日。然而出人意料的是,漫游者的健康狀況非常好,它們的工作也 被一再續約。今年4月初,漫游者項目的科學家宣佈,他們將第三 次延長漫游者的探索計劃,最終漫游者可能會在火星上工作1000個 火星日。 所以假如一切如願,那麼現在就正是漫游者火星之旅的中點。展望 未來的旅程,項目科學家一方面相當樂觀,認為漫游者可以工作到 明年9月份以後;另一方面也十分謹慎,因為今後任何一個故障或 者冒失的操作都有可能讓任務中斷。 今年1月初,美國宇航局的機器和人類探索火星路線圖委員會召開 了第一次會議。按照美國目前的探索火星路線圖,今年8月份將發 射“火星偵察環繞者”探測器,2007年發射“鳳凰號”登陸探測器 ;2009年發射火星科學實驗室,能夠對甲烷作出高靈敏度、高精確 度的探測;2013年到2020年間還將發射能夠將火星物質樣本帶回地 球的探測器。最終的目標是以血肉之軀的宇航員代替鋼筋鐵骨的機 器人,登陸火星。 1 |