不過,自冷戰(zhàn)時期開始,美國、蘇聯(lián)、俄羅斯、日本、歐洲已經(jīng)執(zhí)行了超過 50 次火星探索任務,其中大多以失敗告終。
在太空飛行了 6 個多月,跋涉 3 億英里之后,洞察號(Insight)在北京時間 27 日凌晨著陸火星,傳回一張火星地表的照片。因為鏡頭濺上飛揚的塵土,照片有些模糊,但可以看到火星黃色的土壤和巖石。
這是人類歷史上第 8 次成功將探測器送上火星。這顆距離地球最遠達 4 億英里(約 6.44 億公里)的紅色星球,一直承載著人類關于生命和生存的終極奧秘—— 地外文明是否真實存在?人類是否可以移居到另一個星球?
21 世紀以來,NASA 一共送上 5 臺火星探測器,洞察號是其中第二貴的那個,它一共花費了 9.94 億美元,包括法國和德國投資 1.8 億美元建造的主要儀器。前 4 臺的花費分別是:勇氣號 4 億美元(2003 年),機遇號 4 億美元(2004 年,已經(jīng)休眠),鳳凰號 3.86 億美元(2007 年,已經(jīng)失聯(lián)),好奇號 25 億美元(2012 年)。
之所以更貴一點,是因為它中途延遲。洞察號原計劃在 2016 年 3 月發(fā)射,但是其中的科研儀器出現(xiàn)了密封問題,發(fā)射被推遲到了今年,它原本的造價 6.75 億美元。
主要任務是為火星“體檢”,它將第一次探尋火星內(nèi)部構造的奧秘。具體來說有 6 項任務:確定火星地核大小、組成和物理狀態(tài);確定火星地殼的厚度和結構;確定火星地幔的組成和結構;確定火星內(nèi)部的熱態(tài);測量火星內(nèi)部火震活動的幅度、速率和地理分布;測量火星表面的隕石撞擊率。它會攜帶儀器和探頭對火星的地質活動進行監(jiān)視,還會有兩部儀器永久留在火星。
除了月球,火星大概是人類最為好奇的地外星球。自冷戰(zhàn)時期開始,美國、蘇聯(lián)、俄羅斯、日本、歐洲已經(jīng)執(zhí)行了超過 50 次火星探索任務,其中大多以失敗告終。達成全部和部分設定目標的項目只有不到一半。這其中又有大多數(shù)是環(huán)繞任務,也就是向火星輸送人造衛(wèi)星,在火星上空拍照、探測,向地球傳回數(shù)據(jù)。
真正到達火星陸地上的探測器只有 8 個,全部由 NASA 完成。到現(xiàn)在也只有洞察號、好奇號和勇氣號 3 臺火星探測器還在火星上行走和工作。
最早的火星任務是 1960 年前蘇聯(lián)發(fā)射的“火星 1A 號”,它甚至都沒有能沖出地球軌道,發(fā)射完成后因為一節(jié)火箭故障而墜毀。這之后美蘇以每年 1-2 次的速度競相發(fā)射火箭,但相繼失敗。
1964 年美國的“水手 4 號”是第一個到達火星的探測器,雖然它只是掠過火星,但拍攝到了歷史上第一張火星的照片,人類第一次看到了火星布滿斑駁隕石坑的真實面貌。
又過了 7 年,人類才算真正把自己制造的物體送到火星表面。1971 年前蘇聯(lián)的“火星 3 號”著陸器在火星軟著陸,它僅僅在火星上工作了大約 20 秒,一張完整的圖片也沒有發(fā)回來就和地球失去了聯(lián)系。
1976 年,NASA 的兩個維京火星探測器(Viking landers)在火星上首次開展了尋找有機物的實驗,但也一無所獲。
真正有進展的是最近 20 年,盤旋在火星上空的 6 顆人造衛(wèi)星和 3 臺陸地探測器源源不斷發(fā)回圖片和數(shù)據(jù),人類找到了疑似冰蓋的水源,確認這顆星球上曾經(jīng)存在水。好奇號還在火星上證實了火星的巖石中存在有機分子,這意味著火星上可能有生命。
不過時至今日人類對火星的認知也并不充分,火星可能和地球有相似的地核、但地殼內(nèi)部的具體結構、火星的氣候和溫度規(guī)律、地震活動等等都還是未知的領域。
為什么火星探索難度更高?
首要的原因是它太遠了。相比于月球,地球到火星的最近距離是地球到月球的 150 倍,這帶來很多難題。助推火箭要有足夠強大的動力將探測器推出地球軌道,航路漫長,通常需要耗費 6-7 個月時間的太空旅行,通訊和航道偏離都是問題。此前勇氣號就在到達火星前修改了 4 次航道。
飛行中也可能遭遇太陽風暴,日本的“希望號”就因此出現(xiàn)事故,最終項目失敗。
著陸也是風險極大的最后環(huán)節(jié)?;鹦巧项l發(fā)沙塵和風暴,甚至會長達半年。進入大氣層后探測器要面臨比地球復雜得多的氣候環(huán)境。在“火星 3 號”之前,同一年“火星 2 號”雖然也抵達了火星,但下落過程中摔的粉碎,登陸失敗。
最近的例子是“機遇號”,這臺探測器 2004 年抵達火星,原計劃工作 90 天卻頑強地工作了 14 年。直到今年 6 月,鋪天蓋地的黃沙遮蔽了太陽,機遇號的太陽能電池板無法工作,整個機器進入了休眠狀態(tài),NASA 嘗試了各種辦法試圖“喚醒”它。好奇號使用核能供電,它可以避免這種極端天氣造成的電力短缺。
基于以上的原因,火星探測的消耗也就非常巨大。
根據(jù) NASA 2018 財年的預算方案,用于火星探索的預算達到 6.78 億美元,比 2014 年翻了一倍。其中有 5 億就用于火星登陸車計劃“Mars Rover 2020”,洞察者號就在其中,但僅僅這一臺車 NASA 前后已經(jīng)花費了 8.14 億美元。
但 NASA 實際的預算并不充足,NASA 的預算最近幾年始終徘徊在 200 億美元左右。美國政府 2019 年財政預算中撥給 NASA 199 億美元,特朗普計劃提前撤出對國際空間站的投資,NASA 寄希望于將國際空間站由政府運營轉變成由私營企業(yè)接管。
缺錢的 NASA 致力于推動商業(yè)化,甚至出售火箭上的冠名權,也計劃在太空旅行中向普通乘客出售座位。
2012 年起 NASA 發(fā)起 2030 年送人登陸火星的計劃,包括研發(fā)新的火箭系統(tǒng)、載人飛船和地面發(fā)射裝置。但到 2017 年 NASA 表示因為資金不足、技術儲備不充分,導致這項火星登陸計劃被迫停止。
NASA 也還有很多其他項目要做,花在火星探索上的預算只占總預算的不到 5%。在登陸火星計劃的項目停滯后,NASA 將任務的重點轉移到登月。
多個項目進度緩慢,NASA 收到的批評和指責包括“缺乏計劃性”、“沒有預算”這種指責。過去幾年來,這種質疑聲隔一段時間就會出來,甚至包括 NASA 以前的負責人。2016 年 2 月份,在一次美國國會的聽證會上,曾經(jīng)在 2005-2009 擔任 NASA 局長的 Mike Griffin 批評 NASA 沒有計劃性:“引用我的朋友和同事 Jim Albaugh,現(xiàn)在已經(jīng)退休的波音商用飛機 CEO 的話來說,‘現(xiàn)在這屆負責人對我們國家在太空事業(yè)上的未來沒能提高夢想、視野、計劃、預算,也沒有自責’”。
人類還有很多問題尚待解決,貧困、戰(zhàn)爭、饑荒……為什么要花費巨額資金去研究火星?這個質疑從火星探索初期就未停止。1970 年,時任 NASA Marshall 太空航行中心的科學副總監(jiān)的 Ernst Stuhlinger 給一位來自贊比亞的修女寫了一封信回應,在這篇題為《為什么我們要探索火星》的文章中他說,探索火星并不能直接提供食物解決饑荒問題,然而它所帶來大量的新技術和新方法可以用在火星項目之外,產(chǎn)生數(shù)倍于原始花費的收益:
“太空探索給人類提供一面審視自我的鏡子,它能給我們帶來全新的技術、挑戰(zhàn)和進取精神,以及面對嚴峻現(xiàn)實問題時樂觀和自信的心態(tài)。這充分印證了Albert Schweitzer 那句名言:‘我憂心忡忡地看待未來,但仍滿懷美好的希望’。 ”
制圖/馮秀霞