美國航空航天局的“好奇”號,經(jīng)歷8個多月的漫長旅程,于2012年8日6日成功著陸火星。長久以來,美國航空航天局一直籠罩在大幅削減預算的低迷氣氛之中。這次的火星探秘之旅,終能得以揚眉吐氣。
登陸火星,到底有多困難呢?首先來談談火星與地球間的距離。如以光行時間來表述,則會看到比較實際的數(shù)字。在1秒時間內,光可以繞行地球表面7.5圈,這與地球到月球的距離相接近。從地球到太陽表面,光行時間約需8分鐘,約為地球到月亮距離的500 倍。
火星與地球間的距離,會隨著兩者繞日運行的相對位置而變化:最遠的光行距離是22 分鐘,最近的光行距離是3分鐘?!昂闷妗碧柕顷懟鹦沁x擇的位置,兩星球間相距15分鐘的光行距離,也就是從地球到月亮的行程的900 倍左右。哇,真遠!
以上,只是從距離來看。倘若從技術上來看,那將會有多困難呢?我不是太空專家,無法詳細說明這一趟太空之旅,但我可以用物理力學的原理給大家分析一下。當“好奇”號抵達火星預定的軌道時,它的速度、飛行角度、與火星間的距離,都必須根據(jù)牛頓力學定律精確計算。只有這樣,火星引力方能剛好“抓住”“好奇”號,使它在預定的軌道上環(huán)繞火星飛行。
若火星引力過強,“好奇”號將會墜向火星;反之,若引力稍弱, 則會因為抓不住“好奇”號,使它離火星而去,奔向無垠浩瀚的太空。那么,這類情況發(fā)生時,遠在地球的太空控制中心可否實時發(fā)出信號,來調整飛行器的狀態(tài)呢?很抱歉,遠水難救近火!信號一來一回約需0.5小時,太久了!所以,一切都要依靠飛行器本身的軟、硬件,實時自行搶救,迅速處理。
將探測器送上火星要比將它送上月球艱難得多。從歷史上送探測器上月球的例子,可以一窺其難度。從1961年起,人類總共送出了若干枚月球探測器,依次被命名為“徘徊者1”“徘徊者2”……“徘徊者1”“徘徊者2”探測器是繞著月球軌道運行。從“徘徊者3”開始,他們讓探測器“自殺”式地(受制于月球引力)朝著月球壯烈地沖去,在俯沖的過程中拍攝月球的容貌,并將照片傳回地球。前六架“自殺機”,全都“壯志未酬身先死,長使NASA (美國航空航天局簡稱)淚滿襟!”第七架“自殺機”“徘徊者7”終于在墜毀之前,成功地傳回7000 多張照片。
美國航空航天局在興高采烈之余,一直在思索:這一回為什么能夠這么順利呢?不久,有人發(fā)現(xiàn),當“徘徊者7”不顧一切地向月球投懷送抱時,月球任務控制中心的一位工作人員在不停地啃花生,企圖壓制他緊張的心情。大家推測,大概是這個不尋常的舉止帶來了好兆頭。此后,每當執(zhí)行外層空間任務時,都會有人帶花生來啃,而且不會有人反對!
從以往的火星探秘之旅也能體會進行火星之旅的困難程度。1960 年初期,火星探秘之旅拉開了序幕,是蘇聯(lián)先發(fā)動的。到1971 年,他們在11個年頭中總共嘗試了11 次,基于種種原因一一鎩羽而歸。事實上,所有探測器都是“有去無歸”。1971 年,科學家好不容易成功地送上一枚繞行火星的飛行器,也將登陸車送上了火星,然而登陸車僅僅存活了短短的20 秒就香消玉殞了。1973 年,蘇聯(lián)宇航局又送上了一枚繞行火星的飛行器,它終于傳回60 張照片。但是很不幸,這枚飛行器也只維持了短短的9天就一命嗚呼了!到1996 年為止,他們先后嘗試了數(shù)次火星探秘之旅,依然是全軍皆沒、灰頭土臉!
在火星軟著陸的難度比在地球上大百倍以上。這是因為火星不像地球,沒有由氧、氮及充沛的水汽等組成的大氣層。由于火星質量輕、引力弱,其大氣層非常薄。因此,要等到“好奇”號到達很低的低空時,降落傘才能啟用,留給開傘的時間非常短,而火星大氣能提供的浮力也很微弱。
在火星引力的作用下,“好奇”號迅速向著火星飛奔而去,在抵達火星大氣層的頂部時,其速度已經(jīng)達到每秒5.9千米,是現(xiàn)代步槍子彈剛出槍口時速度(每秒1.2千米)的近5倍。而“好奇”號本身的質量與汽車不相上下,要使它在到達火星表面前減速到零,是一項極具挑戰(zhàn)性的工作。
2004 年著陸火星的登陸車“勇氣”號,是包裹在一個巨大的氣球內著陸的,依靠氣球的彈性緩解著陸時遇到的碰撞。經(jīng)過多次彈跳之后,“勇氣”號終于成功著陸?!坝職狻碧栕詈笠淮闻c地球通訊是在2010 年,此后便失去了聯(lián)絡,這比美國航空航天局預估的壽命長了20倍。2011 年,美國航空航天局最終放棄了使它復蘇的嘗試,還一本正經(jīng)地為它舉辦了一次告別儀式,猶如對待一位忠貞的烈士。
以往的火星登陸車如微波爐般大小,而“好奇”號體積大質量重,好比一輛SUV,因此不能故技重施,采用彈跳的方式著陸。美國航空航天局采用了一連串的手法。整個著陸的過程,像耍特技一樣,絕招一環(huán)扣一環(huán),任何一個小環(huán)節(jié)出錯,都會全盤皆輸。當它成功著陸時,那些控制中心的人像小孩子般高興得又蹦又跳。局外人很難體會他們一路走來的艱辛,以及成功的喜悅?!昂闷妗碧柕顷懗晒χH,恰逢美國經(jīng)濟危機。一位記者在報刊上感嘆地寫道:“美國有這么多絕頂聰明的科學家與工程師,完成了如此艱巨的任務,為什么對簡單的國家經(jīng)濟問題卻束手無策呢?”
除了美俄兩國之外,日本也于1998 年嘗試過一次火星之旅,但飲恨失敗。2003 年,歐空局也嘗試過,雖然飛行器成功地實現(xiàn)了繞著火星的飛行,但是登陸車依舊失敗了。