NASA的火星夢(mèng)

李忠東

以前的科幻電影描述的是幾十年或幾百年后的故事，

但現(xiàn)在的科幻電影仿佛說(shuō)的就是幾年后的現(xiàn)實(shí)。

《火星救援》講述了一個(gè)如同“魯濱遜漂流記”的故事：美國(guó)宇航員馬克·沃特尼由于一場(chǎng)沙塵暴和他的團(tuán)隊(duì)失去了聯(lián)系，孤身一人留在火星，最后想方設(shè)法終于回到了地球。影片以科學(xué)知識(shí)為軸，以火星為支點(diǎn)，以好萊塢為筆，畫下了一個(gè)讓人浮想聯(lián)翩的圓。

火星真的“火”

火星是太陽(yáng)系八大行星之一，屬于類地行星。它的直徑約為地球的53%，自轉(zhuǎn)軸傾角和自轉(zhuǎn)周期均與地球相近，公轉(zhuǎn)時(shí)間約為地球的兩倍。在西方，火星被稱為“戰(zhàn)神瑪爾斯”，而我國(guó)古人則稱其為“熒惑”（這也是我國(guó)第一顆火星探測(cè)器取名“螢火一號(hào)”的原因）。

人類對(duì)于火星的探索已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)十年，共計(jì)42次探測(cè)。NASA自上世紀(jì)60年代開始探索火星以來(lái)，在半個(gè)世紀(jì)里共向火星發(fā)射了大約20顆探測(cè)器。1965年7月，“水手4號(hào)”探測(cè)器首次飛掠火星，向地球傳回了火星特寫圖片。如今，美國(guó)“好奇號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”火星探測(cè)車仍在火星表面探索，并不斷發(fā)回各類新數(shù)據(jù)。

從1962年蘇聯(lián)火星1號(hào)探測(cè)器試圖飛越火星開始，到各種描繪火星的科幻電影相繼而出，再到NASA制定的2030年之后載人登陸火星計(jì)劃的發(fā)布，人類在探索火星的道路上走過了艱難，走出了不凡，今后還將面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?；鹦且殉蔀槌厍蛑?，人類認(rèn)識(shí)程度最高的行星，甚至勝過已經(jīng)登陸過的月球。

水的意義

限于航天運(yùn)輸能力，除了“旅行者一號(hào)”，目前還沒有人造物體能夠飛出太陽(yáng)系。而在太陽(yáng)系內(nèi)，只有火星的自然環(huán)境與地球最相似，它是人類移居外星球的首選目標(biāo)。

2008年7月31日，NASA“鳳凰號(hào)”火星探測(cè)器在火星上加熱土壤樣本時(shí)，鑒別出有水蒸氣產(chǎn)生。2013年3月初，NASA“好奇號(hào)”火星探測(cè)車找到了火星巖石中存在含水礦物質(zhì)的可靠證據(jù)。2013年12月9日，NASA公布了“好奇號(hào)”拍攝到的火星蓋爾環(huán)形山圖片，科學(xué)儀器進(jìn)行的勘探表明有水的可能性非常大。2015年9月28日，NASA宣布在火星表面發(fā)現(xiàn)液態(tài)水活動(dòng)的“強(qiáng)有力”證據(jù)?？茖W(xué)家表示，在火星上，不僅僅是兩極有已凝固成冰的水，在特定條件下，暖和季節(jié)還會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)的液態(tài)水。

最新證據(jù)表明，此前在火星火山口坑壁觀察到的神秘暗色條紋，可能與間歇性出現(xiàn)的液態(tài)水體有關(guān)。來(lái)自NASA衛(wèi)星的數(shù)據(jù)證明，這些出現(xiàn)在坑壁上的暗色條紋，可能是含鹽水體沉積過程產(chǎn)生的結(jié)果。尤為關(guān)鍵的是，這種含鹽水體能夠改變火星表面水體的冰點(diǎn)與沸點(diǎn)，從而使得液態(tài)水體在火星地表的存在成為可能。

火星與地球的距離，以及它的形態(tài)，已經(jīng)是事實(shí)存在，如果我們還能確認(rèn)有水存在，那么無(wú)論對(duì)尋找外星生命，還是人類移民火星，都具有不同凡響的意義。液態(tài)水的存在確保了生物生存的可能，還能為將來(lái)的宇航員登陸提供資源，創(chuàng)造生存條件，同時(shí)為以后的移民做鋪墊。

當(dāng)然，“液態(tài)水”帶來(lái)的巨大社會(huì)影響更加不可忽視，也許所有的火星探測(cè)和登陸計(jì)劃都會(huì)因此而發(fā)生改變，并引發(fā)全人類對(duì)火星探索開發(fā)的瘋狂熱潮。

靠譜的登陸火星計(jì)劃

就在被譽(yù)為2015年度最佳科幻電影的《火星救援》火爆放映的同時(shí)，NASA公布了一份人類登陸火星的報(bào)告，詳細(xì)介紹了行動(dòng)計(jì)劃。在這份長(zhǎng)達(dá)36頁(yè)、名為《NASA的火星之旅：開拓太空探索下一步》的報(bào)告中，NASA宣稱人類不僅要在這顆紅色星球上登陸，還要在那里生活數(shù)年，并最終建立殖民地。

報(bào)告并沒有設(shè)定登陸火星的具體日期，但宇航局局長(zhǎng)查爾斯·博爾登在聲明中說(shuō)，美國(guó)“比歷史上任何時(shí)候都要接近將宇航員送上火星”。具體怎么操作呢？NASA將登陸火星分為了三個(gè)階段。

第一階段為“依賴地球”，主要工作集中在國(guó)際太空站進(jìn)行，其中包括人類健康和行為研究、高速通信技術(shù)測(cè)試、先進(jìn)防火安全設(shè)備測(cè)試、下一代太空服的技術(shù)測(cè)試、3D打印技術(shù)測(cè)試，以及類似種植食物和循環(huán)利用水的生命支持系統(tǒng)等。

第二階段叫做“試驗(yàn)場(chǎng)”，主要工作大都在數(shù)日即可返回地球的地月空間進(jìn)行。NASA計(jì)劃在數(shù)年后開展一系列地月空間載人航天任務(wù)，為后續(xù)的火星任務(wù)做準(zhǔn)備。例如，于2018年在復(fù)雜的深空環(huán)境中，利用大推力運(yùn)載火箭發(fā)射新一代載人飛船“獵戶座”。以及在2020年發(fā)射無(wú)人航天器，從一顆小行星表面采集巨石，挪至月球附近供人研究，并測(cè)試深空環(huán)境居住設(shè)施等。

第三階段被稱為“獨(dú)立地球”，這將完成針對(duì)火星鄰近區(qū)域，包括火星衛(wèi)星的各類任務(wù)，以便最終登陸火星。該計(jì)劃的目標(biāo)，是保證宇航員能夠在火星表面棲息地和運(yùn)輸飛船中，生活并工作數(shù)年，利用火星資源制造燃料、水、氧氣和建筑材料，并能夠借助先進(jìn)的通信技術(shù)設(shè)備，將科研數(shù)據(jù)和結(jié)果傳回地球，且將延遲時(shí)間控制在20分鐘以內(nèi)。根據(jù)報(bào)告顯示，NASA把這一階段的具體實(shí)驗(yàn)時(shí)間定為2030年之后。

與此同時(shí)，NASA也開始探討地月空間載人航天任務(wù)，并將此作為載人探索火星整體戰(zhàn)略“試驗(yàn)場(chǎng)”階段的一部分。該任務(wù)是當(dāng)前“依賴地球”階段和遠(yuǎn)期“獨(dú)立地球”階段之間的過渡，在將人類送往火星之前測(cè)試技術(shù)并獲取經(jīng)驗(yàn)。NASA約翰遜航天中心發(fā)展項(xiàng)目辦公室主管斯基普·哈特菲爾德稱，這些任務(wù)擁有一個(gè)同樣的關(guān)鍵目標(biāo)——測(cè)試可用于火星探索的居住艙和相關(guān)系統(tǒng)。

終極挑戰(zhàn)

在NASA的報(bào)告中，除了給予人們美好的藍(lán)圖外，也提出了諸如身體健康、運(yùn)輸物資和太空作業(yè)等登陸火星后人類還將面臨的諸多挑戰(zhàn)。事實(shí)上，除了一些技術(shù)難題外，科學(xué)家認(rèn)為最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)還是如何在長(zhǎng)達(dá)1100天的長(zhǎng)期任務(wù)中確保人員安全。前往火星的宇航員會(huì)長(zhǎng)期生活在微重力條件下，這會(huì)增加骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮、視力降低等風(fēng)險(xiǎn)，而高輻射還會(huì)降低免疫力、提高患癌幾率。

在運(yùn)輸物資方面，飛船入軌后再降落將是一大挑戰(zhàn)。2012年，重約一噸的“好奇號(hào)”火星車在降落的最后階段，采用的是火箭推進(jìn)式“空中吊車”，用纜索吊著緩緩降下的。如果人類登陸仍使用這種方式，那飛船的重量需要達(dá)到20～30噸。而在返回地球時(shí)，運(yùn)輸工具則需要先把宇航員從火星表面送入火星軌道，這又是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

終極疑問

或許很多人都在想，火星究竟有多大的魅力，能讓這么多人為之前赴后繼，披荊斬棘。在NASA看來(lái)，探索火星的意義和價(jià)值，最顯見的就是有

可能幫助我們探尋人類的生命起源等本真問題。

NASA指出，雖然登陸火星面臨重重挑戰(zhàn)，但這些問題都是“可以解決”的，絲毫動(dòng)搖不了他們推動(dòng)登陸火星計(jì)劃的堅(jiān)定決心。正如《火星救援》中的馬克·沃特尼那樣，在處境十分艱難的環(huán)境里，精密計(jì)算出怎樣最大限度地利用在這顆干旱星球上的時(shí)間，準(zhǔn)確籌劃如何使手頭上所有的材料物盡其用，以等到4年后下次火星任務(wù)的到來(lái)。NASA還在其報(bào)告中強(qiáng)調(diào)：“在太空生活和工作需要面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，而火星之旅值得冒險(xiǎn)，這是一個(gè)可以達(dá)到的目標(biāo)?！?/p>

為了能夠登陸火星，NASA正在進(jìn)行全面的準(zhǔn)備，他們目前正致力于開發(fā)規(guī)?？涨褒嫶蟮幕鸺到y(tǒng)，各路子系統(tǒng)也都進(jìn)入了關(guān)鍵的測(cè)試階段。近日，NASA甚至還公布了打造全新火箭隔熱罩的計(jì)劃，靠它確保宇航員進(jìn)入火星大氣層時(shí)的安全。人們完全有理由期待，《火星救援》有望從科幻電影變成“登陸火星”的前瞻紀(jì)錄片。

最后，讓我們用NASA提出的四個(gè)問題作為本文的結(jié)尾，火星是否曾經(jīng)存在微生物生命？火星是否有一天能夠成為人類的家園？宇宙其他地方是否存在生命，地球上的生命如何起源？關(guān)于地球的過去、現(xiàn)在和未來(lái)，火星能夠告訴我們什么？