火星快車 - 簡介

歐洲宇航局花費(fèi)3億5千萬美元制造的“火星快車”無人探測器在進(jìn)入地球軌道將環(huán)繞地球飛行90分鐘，再由專門的動力火箭將其送入真正的星際空間。經(jīng)過長達(dá)6個月的星際遠(yuǎn)航，“火星快車”最終將進(jìn)入火星周圍的運(yùn)行軌道，開始執(zhí)行神圣的生命探測任務(wù)。

耗資3億歐元研制的“火星快車”在2003年6月發(fā)射上天，開始對火星這顆紅色星球進(jìn)行全方位探測，目前為止已檢測出火星中的甲烷含量及火星上有水的大量證據(jù)。除了科學(xué)方面的任務(wù)，“火星快車”還提供地球與其他國家部署的登陸車之間的通信中轉(zhuǎn)服務(wù)，由此成為國際火星探索工作的樞紐部分。

發(fā)射過程

歐洲宇航局研制的第一個火星探測器“火星快車”空間探測器由俄羅斯“聯(lián)盟-FG”號運(yùn)載火箭在哈薩克斯坦拜克努爾衛(wèi)星發(fā)射場發(fā)射升空，目前正以每小時1萬多英里的速度開始它的星際旅行。

歐洲宇航局發(fā)言人在“火星快車”發(fā)射升空后表示：“一切按照預(yù)定計劃進(jìn)行，發(fā)射過程看起來良好。”歐洲宇航局的科學(xué)主任大衛(wèi)·索斯伍德說：“火星上曾經(jīng)發(fā)生的事情非常重要，因為這些事情可能會發(fā)生在生活在地球上的我們頭上。”

“火星快車”正式進(jìn)入火星軌道后，將沿著火星運(yùn)行將近兩年時間，幫助人們尋找火星上任何有關(guān)生命的標(biāo)志。

歐洲宇航局花費(fèi)3億5千萬美元制造的“火星快車”無人探測器在進(jìn)入地球軌道將環(huán)繞地球飛行90分鐘，再由專門的動力火箭將其送入真正的星際空間。經(jīng)過長達(dá)6個月的星際遠(yuǎn)航，“火星快車”最終將進(jìn)入火星周圍的運(yùn)行軌道，開始執(zhí)行神圣的生命探測任務(wù)。

抵達(dá)火星表面之前的幾天內(nèi)，英國設(shè)計制造的“小獵犬-2”登陸器將與探測器分離。12月25日西方人歡度圣誕節(jié)這天，“小獵犬-2”將輕輕降落在火星表面，也算是送給人們的一份圣誕節(jié)禮物吧。到達(dá)火星表面后，“小獵犬-2”微型登陸器將向火星北部進(jìn)發(fā)，并最終在一事先設(shè)定的地點開始探尋生命痕跡的活動。

“小獵犬-2”的任務(wù)包括：繪制火星地圖，利用一部功能強(qiáng)大的雷達(dá)對火星表面進(jìn)行探測，尋找火星上有水存在的證據(jù)等。

美國航空航天局也將把他們研制的“雙胞胎”火星探測器發(fā)射升空，這兩個名為“火星探測流浪者”的探測器共耗資8億美元，它們的任務(wù)也是回答火星上是否存在水和生命這兩個相同的問題。日本于1998年發(fā)射的火星探測器據(jù)說仍在向著火星這一終極目標(biāo)進(jìn)發(fā)，這一探測設(shè)備的電子儀器曾經(jīng)出了些問題。

專家指出，美歐近期競相發(fā)射各自研制的火星探測器并非偶然，因為在天體引力的作用下，火星和地球之間目前的距離是多年來最近的，這個時候發(fā)射探測器自然能幫助人們節(jié)省不少昂貴的航天燃料，同時還能大大縮短探測器進(jìn)行星際旅行的時間。

自1960年以來的40多年間，美蘇及俄羅斯先后向火星發(fā)射了34個各類探測器，但三分之二的探測器最終“壯志未酬”，以失敗而告結(jié)束。成功完成任務(wù)的航天探測器幫助人們擴(kuò)大了對火星的認(rèn)識，就在40年前，部分天文學(xué)家還堅持認(rèn)為，火星表面生長著厚厚的植被。直到1960年代，美國航空航天局發(fā)射的太空探測器從太空傳回火星表面光禿禿的圖片后，人們才不再相信火星上生長有植物的說法。

據(jù)悉，人類前往火星探測的最佳時機(jī)至少每過兩年多才僅有一次，因為只有這時太陽、地球和火星三者才能形成一條直線，但今年的機(jī)會更加難得，因為地球和火星這兩顆行星之間的距離是15到17年間最近的一次。(完)

主要任務(wù)

探索火星意在尋找生命

1976年在美國執(zhí)行的“海盜計劃”中，“海盜”1號著陸艙在火星普拉尼蒂亞平原軟著陸，“海盜”2號著陸艙在火星烏托匹亞平原軟著陸，進(jìn)行火星生命探索?！昂１I”號探測器的目的是在火星表面尋找生命的征候。遺憾的是，“海盜”號探測器沒能發(fā)現(xiàn)生命的跡象。但是，所有對維持生命所必需的元素，在火星表面都找到了，這是意義深遠(yuǎn)的。那時，“海盜”號為了探索火星生命，采用了當(dāng)時最先進(jìn)的技術(shù)，而今天看來大有改進(jìn)的余地?，F(xiàn)在有了解決“海盜”號發(fā)現(xiàn)疑點的非常特殊的方法：這就是把熒光顯微鏡與圖像處理法相結(jié)合的方法。在適當(dāng)條件下，使用某種化學(xué)物質(zhì)就能產(chǎn)生與生物具有的酶反應(yīng)發(fā)出熒光的物質(zhì)。這就是讓生物體發(fā)出熒光的原理。把這種化學(xué)物質(zhì)摻入土壤試料，放置幾分鐘后用熒光顯微鏡觀察，如果存在生物它就會發(fā)出熒光。這種方法操作簡便，結(jié)果也很可靠。把這種方法應(yīng)用于地球土壤，能夠一個一個地檢測出微生物細(xì)胞。進(jìn)一步選定染色條件，還能相當(dāng)容易地判別生物是死的、活的，或是死了，但在進(jìn)行某種程度的分解。這種方法無須添加培養(yǎng)液加以培養(yǎng)，所以對于探測未知生命是很合適的。這種方法的有利之處還在于，能夠把試料置于接近本來狀態(tài)進(jìn)行分析，可以同時了解生物的生態(tài)。如果把這種方法與遺傳基因分析使用的“PCR法”配合使用的話，還可以了解那種生物屬于怎樣的種類。在今后對火星生命的探索中，應(yīng)當(dāng)把熒光顯微圖像法和遺傳基因分析法等直接探測方法與“海盜”號采用過的氣體攝譜儀和質(zhì)量分析法兼施并用。在實際對火星進(jìn)行探測之前，遙感觀測沙漠和西伯利亞永久凍土地帶，檢測出沙漠的水分和有機(jī)物，測定永久凍土地帶的生物生態(tài)和凍土的厚度等，現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)立即著手進(jìn)行實驗為即將實現(xiàn)的火星生命探索做好準(zhǔn)備.。

說到在火星上登陸，我們尚不知道俄羅斯航天專家選擇的具體登陸地點，但是選擇登陸地點首先必須考慮到火星的地質(zhì)年代和地形。在40億年乃至35億年前，火星同地球一樣也有海洋，此后才逐漸“冷卻”成今天這種冰冷的行星。在火星地形中，火星北半球火山口少的地區(qū)是比較新的地層，從地質(zhì)年代來看，大約在40億年到30億年前火星南半球形成的高原是由古老地層構(gòu)成。因此，探索火星的登陸地點首選地域應(yīng)當(dāng)是這種具有古老地形，特別是由流水沖刷形成的“水手谷”等地域。所幸火星上沒有地球上的巖盤運(yùn)動，古老地層古今如一。不過在這種地區(qū)找到仍生存的生物可能性不大，主要目的應(yīng)是尋找原始生命的微小化石。如果找到現(xiàn)在火星上仍生存的生物有可能的話，那應(yīng)當(dāng)是在火星極冠的周圍地區(qū)和地下永久凍土的含水層。為了生存地球型生物，水的存在是必不可少的條件，根據(jù)前面談到的實驗結(jié)果推測，在目前火星環(huán)境下有水存在的話，低溫中的厭氣微生物和原始光合作用的細(xì)菌生存是有充分可能性的，或許它們?nèi)蕴幵诰徛倪M(jìn)化過程中。

登陸火星―――“集體項目”

據(jù)報道，俄羅斯科學(xué)家已為登陸火星選擇了3個備用登陸點。其中一個登陸點位于一條寬60公里、深兩公里的峽谷底部。根據(jù)專家們的判斷，3個登陸點均蘊(yùn)藏著固態(tài)水―――冰。按計劃，當(dāng)載人飛船抵達(dá)火星后，科學(xué)家將利用30天到60天的時間對火星的面貌、地表物質(zhì)組成和歷史進(jìn)行考察。根據(jù)俄羅斯科學(xué)家的計算，這樣的行星際往返飛行將歷時約440天。有關(guān)各方將為這次火星登陸之旅中的每千克載荷耗資近1000美元，俄羅斯方面的投入將占總投入的30%。俄羅斯航空航天局、中央機(jī)器制造科研所、“克爾德什”研究中心和科學(xué)院航天研究所的專家指出，之所以組織火星登陸是因為美國“奧德賽”火星探測器發(fā)現(xiàn)，在火星部分地區(qū)距地表10厘米至30厘米處含有固態(tài)水。有水的地方有可能存在生命，登上火星的科學(xué)家將能夠徹底考證關(guān)于“火星生命”的種種猜測。此外實地考察火星的現(xiàn)狀和歷史，將有助于人類了解地球自身和及其未來的自然發(fā)展趨勢。

在俄羅斯科學(xué)家擬定的火星登陸方案中，俄羅斯航空航天局打算和美國航空航天局(NASA)以及歐洲航天部門密切合作，制造兩艘宇宙飛船，將一個6人科學(xué)家小組送上火星。這個小組將在火星上逗留兩個月，然后返回地球。整個火星旅行大約持續(xù)440天，耗資200億美元。俄羅斯提出，自己可以負(fù)擔(dān)其中30%的費(fèi)用。俄羅斯負(fù)責(zé)登陸火星計劃的官員稱，沒有一個國家可以單獨完成登陸火星的壯舉，這是一個國際合作項目。而且美國和歐洲方面對此提議表示非常感興趣。但是美國航空航天局的官員則表示，尚未接到俄羅斯的正式建議書，不便評價。由于國會要求美國航空航天局減少預(yù)算，美國航空航天局還沒有將登陸火星的計劃提上日程。而歐洲航空部門官員則表示，他們將同俄羅斯就這一計劃展開會談。去年4月曾有報道稱，參加國際火星登陸計劃的機(jī)構(gòu)已經(jīng)達(dá)成一致意見，準(zhǔn)備在2014年至2015年期間送宇航員上火星。在抵達(dá)火星軌道后，3名宇航員將借助著陸艙在火星表面著陸，另外3名宇航員將在火星軌道上待命。參加火星登陸計劃的機(jī)構(gòu)分別為俄羅斯航空航天局、“克爾德什”研究中心、“能源”火箭航天公司，美國航空航天局、美國波音公司，歐洲航天局和歐洲“阿斯特利烏姆”航天公司等，費(fèi)用由俄美歐三方分擔(dān)。

在美國航空航天局描繪的“紅色星球600日”中，火星家園的中央是居住地，由兩個相連的密封艙組成，上面覆蓋火星土壤或采取其他方式防止宇宙射線，利用火星能源制造氧氣和水等生存的必要條件。在進(jìn)行遠(yuǎn)距艙外活動時，宇航員使用加壓飛行器，他們要在這種被稱為“移動的家”中呆上數(shù)天或數(shù)周，到距離居住地方圓幾百公里以外的地方探險。近距離時，宇航員就騎著特制的山地自行車。與居住地相連的是一個加壓密封艙，作為登上飛行器的過渡艙，使空氣流失量降到最低。居住地附近還會建上幾個溫室，在種植蔬菜瓜果的同時可以通過光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣。在距離居住地至少1公里以外的地方建造核電站或是在幾百公里外建幾個太陽能發(fā)電站，通過特殊電纜，為居住地和其他必需部門供電。宇宙飛船起落地距離居住地大約3公里左右。建造火星駐地的工作可能交給機(jī)器人來完成，它們負(fù)責(zé)在宇航員抵達(dá)之前完成所有設(shè)施的建造工作。

按照目前人類掌握的技術(shù)，登陸火星的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過登陸月球，從地球到火星宇宙飛船至少要飛行一年半。如此漫長的太空旅行安全與否就是一個很大的問題。除了輻射和面臨隕石的撞擊之外，宇航員還要面臨生理和心理方面的考驗。而且，宇航員的給養(yǎng)都要靠宇宙飛船來供給，如果宇航員必須帶齊一年半的食物和用品，那么宇宙飛船必然要變成一個巨大的雜貨鋪，這是難以想象的。這些問題都有待解決。20多年來，科學(xué)家們又進(jìn)行了多次嘗試，向火星發(fā)射探測器，并推測火星地表下面蘊(yùn)藏有大量的冰，這也許是火星上存在生命的佐證。目前，為遠(yuǎn)征火星，俄羅斯和美國的航天部門正在密封艙里訓(xùn)練宇航員如何在長期的太空飛行中生活和從事科學(xué)研究。

機(jī)載裝備

先進(jìn)儀器：ASPERA傳感器用于檢測和辨識火星外太空以及來自太陽風(fēng)中的原子、離子和電子，包括從太陽飛向火星的眾多粒子?？茖W(xué)家猜測，火星表面上的水經(jīng)過蒸發(fā)，上升到火星高層大氣中分解為氫氣和氧氣原子，然后被太陽風(fēng)吹向外太空;SPICAM分光計包含兩個儀器：紫外線探測器和紅外線探測器。前者用于檢測火星大氣中的臭氧濃度，后者則用于檢測火星大氣中二氧化碳以及水蒸氣的量;PFS分光計用于測定火星大氣中氣體和塵埃微粒所占的百分比。科學(xué)家希望借此探測出一些復(fù)雜分子如甲醛等的含量，并測量出其在不同大氣高度的變化情況。依據(jù)這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家可以更全面地了解火星的天氣狀況;OMEGA裝置，該裝置由可見光攝像機(jī)和紅外線分光計組成，用于勘察和辨識火星地表礦物。一旦發(fā)現(xiàn)火星地表形貌奇特，科學(xué)家將啟用該設(shè)備與HRSC高分辨率攝像機(jī)和PFS分光計協(xié)同工作，對火星地表進(jìn)行拍照;HRSC高分辨率攝像機(jī)可對火星地表施行大范圍三維立體全彩拍照，也可遠(yuǎn)距離放大拍攝對象，得到更清晰的畫面以為未來發(fā)射的火星探測器選定更適宜的著陸點;MARSIS測地雷達(dá)將探測火星地表以下數(shù)公里深的土壤組分。另外，它還將測定局部的地質(zhì)狀況，如沙丘、熔巖流、古代河流沖刷遺留的沉積物以及地下蓄水層等。當(dāng)然，實施火星探測計劃的各方在競爭中也存在著合作，例如“火星快車”上搭載的雷達(dá)和“比格爾2”號著陸艙的研制也有美國航空航天局(NASA)研究人員的參與，而“火星快車”上搭載的離子分析器也將被安裝在日本發(fā)射的“希望”號火星探測器上。這些儀器由英國、德國、法國、意大利和瑞典等國合作制造、組裝完成。其中，天線由西班牙制造，太陽能電池板在德國制造，探測器結(jié)構(gòu)組件則由瑞士制造，部件的組裝是在意大利完成的，軟件在法國安裝。