人類很早就對(duì)火星著迷了。
作為距離地球很近的行星,人們很容易發(fā)現(xiàn)這顆冒著紅光的天體。古代中國(guó)人稱它為“熒惑”,“熒”是指它的表面呈紅色,熒熒如火;而“惑”指的是它讓人疑惑的運(yùn)動(dòng)軌跡——有時(shí)從東向西運(yùn)動(dòng),有時(shí)又從西向東運(yùn)動(dòng)。而在英語(yǔ)中,火星對(duì)應(yīng)的單詞“Mars”是古羅馬神話中戰(zhàn)神的名字,古代歐洲人認(rèn)為火星的紅色象征著戰(zhàn)爭(zhēng)。
我們今天知道,火星呈現(xiàn)出紅色是因?yàn)樗谋砻娓采w著大量的鐵的氧化物,也就是“鐵銹”。
人類對(duì)火星有著太多的探索欲望,我們想知道在這顆星球上,是否曾有過(guò)奔涌的河流、浩瀚的大海,是否誕生過(guò)生命……我們甚至還想著有朝一日能改造這顆紅色的星球,使之成為人類的家園。
所以,我們要探索火星。
就眼下的科技水平來(lái)看,人類還不具備自己登陸火星的能力,沒(méi)法兒在上面踩下一串串腳印。
所以,我們得派探測(cè)器先行一步。
漫漫長(zhǎng)路,困難重量
地球和火星都繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。這兩顆行星有時(shí)候離得近一些,大約5600萬(wàn)千米;有時(shí)候離得遠(yuǎn)一些,大約4億千米。
人類發(fā)射的探測(cè)器花了好幾個(gè)月時(shí)間,辛辛苦苦飛到火星上空,等到該降落了,最危險(xiǎn)的時(shí)刻就到來(lái)了。
你可能覺(jué)得,用降落傘不就好了嗎?可操作起來(lái)并非這么簡(jiǎn)單。
首先,探測(cè)器的速度非???,而火星上的大氣非常稀薄,密度還不到地球大氣密度的百分之一,降落傘根本產(chǎn)生不了足夠的阻力讓探測(cè)器減到安全速度。而且,探測(cè)器在降落的過(guò)程中,由于和火星大氣產(chǎn)生摩擦,探測(cè)器外表的溫度能達(dá)到一兩千攝氏度;再加上火星離地球遠(yuǎn),地球上的無(wú)線電信號(hào)要幾分鐘甚至十幾分鐘才能傳到探測(cè)器,所以,地球上的科學(xué)家沒(méi)法兒遙控探測(cè)器著陸。對(duì)探測(cè)器來(lái)說(shuō),想要安全著陸,得全靠自個(gè)兒。
怎么辦?
科學(xué)家設(shè)計(jì)了3套方案。
火箭反推
首先,降落傘是必須要準(zhǔn)備的,因?yàn)樗嗌倌軒椭綔y(cè)器減緩一點(diǎn)兒速度。
然后,再用發(fā)動(dòng)機(jī)減速。所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)減速,其實(shí)就是利用探測(cè)器上的反推發(fā)動(dòng)機(jī)(火箭)產(chǎn)生的反推力給探測(cè)器減速,最終讓探測(cè)器安全地降落在火星表面。
人類早期的火星探測(cè)器都是用這種方法登陸的,比如“維京1號(hào)”探測(cè)器。
值得一提的是,這種方法也用在了人類第一次登月的過(guò)程中,但當(dāng)時(shí)的著陸器沒(méi)帶降落傘。因?yàn)?,月球沒(méi)有大氣層,著陸器用降落傘降落,跟拽著一根繩子沒(méi)區(qū)別,降落傘根本無(wú)法展開(kāi)。當(dāng)時(shí)登月的宇航員駕駛著“鷹號(hào)”登月艙,依靠發(fā)動(dòng)機(jī)反推力,在距離月球表面6米的時(shí)候,把登月艙的速度降到了15厘米每秒,最終使登月艙安全降落在了月球上。
但這種方法有它的缺點(diǎn):發(fā)動(dòng)機(jī)需要大量燃料,而燃料過(guò)多,探測(cè)器就會(huì)做得太大,而且它在降落的時(shí)候會(huì)比較挑地形——必須要有平坦的地面。
那有沒(méi)有不需要那么多燃料,也不那么挑地形的登陸方式?
有啊。
“火星彈力球”
你知道汽車上的安全氣囊嗎?
當(dāng)汽車遇到危險(xiǎn),安全氣囊會(huì)迅速充氣并彈出,以保護(hù)乘客的安全。
美國(guó)宇航局的科學(xué)家正是從這里得到了靈感,用一大堆氣囊把“火星探路者號(hào)”探測(cè)器包在了里面。
“火星探路者號(hào)”探測(cè)器的著陸過(guò)程是這樣的:飛到火星上空,啟動(dòng)著陸程序后,探測(cè)器先打開(kāi)降落傘完成一次減速;隨后氣囊彈開(kāi),探測(cè)器像是個(gè)白色的大皮球,重重地砸到了火星表面,一下子反彈到10多米高;然后“大皮球”又繼續(xù)彈,彈了好幾十次,終于停了下來(lái);最終,氣囊將氣體排出,探測(cè)器安全著陸。
這個(gè)方法比較節(jié)約燃料,而且不怎么挑地形,但缺點(diǎn)是只能用在比較小的探測(cè)器上,比如“火星探路者號(hào)”。要是探測(cè)器太大,氣囊就可能被砸破,探測(cè)器就會(huì)被摔個(gè)稀巴爛。
那有沒(méi)有既不怎么挑地形,又能讓大型探測(cè)器安全著陸的方法呢?
有啊。
“空中吊車”
“好奇號(hào)”火星探測(cè)器有一輛小汽車那么大,如何把它順利降落到火星表面?
科學(xué)家設(shè)計(jì)了“空中吊車”方案。
當(dāng)“好奇號(hào)”探測(cè)器準(zhǔn)備降落時(shí),和它一起降落的“天空起重機(jī)”將開(kāi)啟8臺(tái)反沖推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī),使“好奇號(hào)”懸停在火星上空,然后用3根纜繩將其釋放出來(lái),慢慢降落,像是一輛大吊車,把“好奇號(hào)”慢慢放在了火星上。
這3種方法,是不是聽(tīng)起來(lái)都很厲害?
但是科學(xué)家說(shuō)了,這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠!
因?yàn)?,假如人類真的想要把火星改造成新的家園,運(yùn)往火星的物資可是非常重、非常多的,現(xiàn)在的技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)!有科學(xué)家說(shuō),我們要制造出更大的降落傘,或者制造出更強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)才有希望完成我們的夢(mèng)想。說(shuō)不定等你長(zhǎng)大了,會(huì)發(fā)明出比前面介紹的更先進(jìn)的登陸火星的技術(shù),讓人類真正實(shí)現(xiàn)在火星上生活的目標(biāo)!