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第11章 天文地理(1)

人类为何执着地探索火星

从1965年至今,人类已向火星发射过十几次探测飞船,耗资十分巨大。人类为何如此执着地探索火星的奥秘呢?

火星被科学家称为“袖珍地球”,它直径为地球的1/2,自转一周大约也是24小时,也具有地球上的四季特征。1996年8月,美国科学家在一块来自火星的陨石上发现了古代微生物痕迹。根据这些痕迹的启示,科学家对地球生命的起源年代进一步重新研究。结果表明,地球上出现生命的时间远远早于人们过去认为的38亿年前,甚至在地球形成初期只有岩石和冰块时就出现了。

此次“火星探路者”探索飞船能在火星上采集到火星上生命存在的“证据”,那将有助于揭开人类起源的奥秘。

人类探索火星还可使地球人以火星为“镜子”,了解地球今后的命运。最近的火星探测表明,也许火星曾是一个温暖、湿润,适宜于生物生长的星球。但据目前的探测结果,火星上现在除了南北极存在的“水冰”外,大部分地区是极干燥的“戈壁滩”。由于没有臭氧层,紫外线直接照射到火星地表,使生物难以生存。通过对火星深入的研究,可以使地球人了解星球的历史变迁,更好地保护我们自己的星球免遭毁灭。比如科学家登上月球后,通过对陨石坑的研究,了解到地球历史上曾遭受过许多“宇宙炮弹”的轰击,从而对恐龙灭绝等自然事件有了新的认识,登上火星后,对地球人如何保护环境、保护资源等也有了更清醒的认识。因为火星是一个失败的“地球”。

探索火星,最终也是为人类征服火星作准备。不少科学家设想,随着科学技术飞速发展,人类有可能在火星上建立适合人类生存的“生态环境圈”,或利用先进技术改造火星环境,让火星成为“第二个地球”,成为地球人未来最佳的“避难所”。

〖MZ(2H〗人类深测火星的艰难历程〖MZ)〗1962年:苏联火星1号探测器飞越火星的尝试失败。

1965年:美国水手4号行星际探测器飞越火星,拍摄了21张照片。

1965年:苏联发射探测器2号,探测情况没有公布。

1969年:美国水手4号探测器发回75张照片。

1969年:美国水手7号探测器发回126张照片。

1971年:苏联火星2号探测器在火星着陆,探测情况没有公布。

1971年:苏联火星3号探测器在火星着陆并发回照片。

1972年:美国水手9号探测器沿着火星轨道飞行,发回7329张照片。

1974年:苏联火星5号探测器沿着火星轨道飞行了数天。

1974年:苏联火星6号和火星7号探测器在火星着陆,探测结果没有公布。

1976年:美国海盗1号和海盗2号探测器在火星着陆。

发回了5万多张照片和大量的探测数据。

1989年:苏联福波斯1号和福波斯2号探测器在前往火星的途中失踪。

1993年:美国火星观察者在预定即将到达火星轨道之前失踪。

1996年:俄罗斯“火星—96”航天器发射失败。

1997年:美国火星探路者探测器在火星着陆。

1997年:美国环火星探测器于9月到达火星轨道。

〖MZ(2H〗人类探索火星的下一步〖MZ)〗预计在1998年7月,日本发射“行星B号”卫星,12月,美国发射“观察者1998年号”,研究火星的大气层和土壤。

1999年1月,美国发射“观察者1999年号”。

2001年,俄罗斯发射登陆飞船“火星2001年号”。美国发射“观察者2001年号”,探测火星表面有无蓄水,并分析火星表面的矿物质。

2003年,美国发射“观察者2003年号”,测试自火星携回土壤样本所需技术。欧洲亦发射采集火星土壤样本的飞船。

2005年,美国发射“观察者2005年号”,将机器人送上火星,采集土壤样本带回地球。此外,美国在2007年、2013年也有前往火星采集土壤样本的计划。

〖MZ(2H〗人类在太空建造实验基地〖MZ)〗11月20日,国际空间的第一个组件——功能货舱“曙光”号在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场升空,这标志着历时20年、总投资近千亿美元的国际空间站在太空正式“破土动工”。

规模空前的天际建筑群莫斯科时间11月20日9点40分,随着指挥员的一声令下,未来国际空间站的主体舱“曙光号”在俄罗斯“质子K”号运载火箭的携带下,从发射架上腾空而起。587.6秒后,13米长的功能舱成功地进入179公里的近地轨道。

造价近2.5亿美元的“曙光”号功能舱,是美国波音公司交给俄罗斯赫鲁尼切夫航天科学生产中心建造的。在俄罗斯,有大约2000家企业参与制造了这个功能舱。它是未来国际空间站的第一个组件,也是国际空间站的基础舱。“曙光”号重达24吨,可用面积40平方米,内部容积约72立方米,装有导航、通信、姿态控制、气候环境调节等多种设备。其设计寿命为15年,可在空间站建设初期提供电源和推动力。

随后,国际空间站的第二个组件“团结”号连接舱于12月3日由美国的“奋进”号航天飞机在卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空。第三个部件是俄罗斯负责建造的空间站的神经中枢——服务舱,定于1999年4月发射。该舱将容下纳首批进入国际空间站的3名俄罗斯宇航员:空间站指挥官比尔?谢波德、俄联盟号飞船指挥官尤里?吉德津科和工程师谢尔盖?克里卡廖夫。

美国负责建造的实验舱将于1999年10月发射升空,欧洲、日本和俄罗斯提供的其他实验舱将稍后陆续发射上天,加拿大制造的机械臂定于1999年12月发射,最后一个组件的发射时间为2004年的1月,国际空间站上的科学研究工作将于2000年初开始,到2002年11月,站上的工作人员将增加到7人。

“曙光”号和“团结”号的成功发射,为这一浩大的世纪工程开了个好头。

宇航发展进入一个新时期冷战之前,国际航天领域的竞争一直十分激烈。在最初阶段,苏联占尽先机,于1957年发射了第一个人造卫星,1961年又率先将宇航员加加林送入太空。这两项辉煌的成果令美国羡慕不已。

美国经过几年潜心发展,于1969年实现了“阿波罗”载人登月,圆了人类千百年来的梦想。到70年代,苏联的“礼炮”号载人轨道站一再创造人类在太空停留时间的新纪录。而美国的航天飞机则穿梭于天地之间大出风头。80年代,苏联“和平”号轨道站和6个舱室对接,形成了第一个太空工厂。不甘落后的美国于80年代初提出了建造“自由”空间站的设想,并邀请日本、加拿大和欧洲宇航局参加。但历时10年,耗资110亿美元,却没有造出一件东西。

冷战结束后,克林顿政府提出,将“自由”号空间站发展成一个国际合作的项目,将空间站命名“阿尔法”国际空间站。除加、日和欧洲宇航局的加盟,美国又将俄罗斯拉了进来。美俄等16国联合建造国际空间站,预示着航天领域一个新的时代的来临。

人类历史上最昂贵的工程国际空间站不仅体积巨大,而且耗资惊人。

据统计,美国将为空间站至少付出572亿美元,加拿大支付10亿,欧洲航天局出资85亿,日本、意大利分别支付31亿和55亿美元。俄罗斯对国际空间站的贡献几乎和美国一样巨大。有专家猜测,它除了在技术问题上发挥特殊的作用之外,还将投资100亿美元左右。按有关协议,德国将承担欧洲发展计划41%的费用,到2004年,德国将拨款25亿马克。

据统计,至少有760亿美元花在空间站上,另外一些专家估计其总额将达1000亿美元。它所需要的费用,至少超过22个国家的国民生产总值。

从某种意义上来说,这个空间站是用金钱堆砌起来的。

国际空间站之所以耗资惊人,另一原因是由于俄罗斯方面承建的关键部件迟迟不能交货,致使计划延迟了18个月。据统计,该工程每拖延一年,就要多投资近百亿美元。

美国科学家协会的航天政策主管约翰?派克说:“这事没有可比性,它是人类历史上最昂贵的工程。”比建造埃及金字塔复杂一位专家这样预言:从某种程度上来说,这个工程远比当初建造埃及的金字塔复杂。它所需要的协调工作比组织一场多国部队作战还艰难。

当国际空间站于2004年组装完毕后,其大小将是俄罗斯“和平”号轨道站的5倍。当它的太阳能电池板张开后,空间站的面积约有2个足球场那么大。它有十几个相互连接的舱室,空间站的封闭容积约1300立方米,相当于两个波声747飞机的内部空间,内部气压保持在一个标准大气压。

用于建设国际空间站的硬件设施由16个国家分头生产,现已生产出近200吨重的设备。但国际空间站的大部分设备和软件的生产已大大落后于计划,有一些设施还处于研制之中。

空间站的组装将在黑暗的太空进行,任务非常繁重艰巨。由于它的总重量近430吨,美国和俄罗斯两国宇航员至少得进行43次太空飞行才能把各种部件送入太空轨道。其中美国航天飞机要执行34次飞行任务,俄罗斯要进行9次发射飞行,美俄宇航员要进行180小时共计144次太空行走,才能将这些材料组装完毕。这是过去40年俄美两国宇航员太空行走时间总和的两倍。

美国作家霍华德?麦克卡迪说:“它就像在水下建造一个城市,甚至比水下环境还要恶劣,计划中没有一件事是安排好的。假如能一帆风顺,我反会感到惊奇。”英国《新科学家》杂志进行的一项调查也表明:在组装过程中,发生一次重大事故的概率是73.6%。

为防万一,美国科学家己研制出一种救生艇。该艇外挂在国际空间站上,当出现紧急情况时,宇航员可以坐它返回地面。它没有发动机,依靠自身的空气动力产生提升力,还能利用可操纵的像降落伞一样的装置帮助降落。

巨大的经济利益之所在世界各国之所以斥巨资投入国际空间站的建设,是因为这不但可保持参与国在这个领域的领先优势,而且可以产生巨大的经济效益。

由于受地球重力的影响,许多科学试验无法在地面进行。国际空间站则可利用空间零重力状态的有利条件,进行这些试验。在那里,科学家们除了研究人如何在太空安全、长期生存这一重大课题外,还有一些非常重要的实用目的。如在太空站可从事优质高效药物的研制,其中包括生长蛋白晶体;在材料科学领域,在空间可以研制特殊聚合物、用于超高速电脑的半导体材料及高温超导材料等。“阿尔法”空间站的实验舱还可进行各种微重力环境实验及流体实验。有一个只允许美国专家使用的舱,还担负一些军事实验任务。

此外,“阿尔法”国际空间站还将进行一个非常有趣的试验,即在空间站上安装一个巨大的反射器。这个反射器长宽都为1万米,它所反射的阳光足以照亮地球上16万平方公里的面积。据有关专家计算,这个空间“反射镜”可以节约大量能源,10年内省下的费用,足以回收其建设的投资。

〖MZ(2H〗人类将尽快去月球安营扎寨〖MZ)〗月球上是否存在水呢?这个困扰科学家多年的问题终于在1998年得到证实。“月球水”的发现成为上年度最轰动最引人注目的科技突破。

“要不了多久,估计也就是二三十年时间吧,人类就可以在月球上安营扎寨了。”中科院院士充满信心地宣布。

大家都知道,月球在人类开发外层空间中具有特殊地位:它不仅是人类探测太阳系和其他星球理想的跳板和中转基地,而且蕴藏丰富的资源,它还是天文、物理等学科理想的实验和观测地。所以人类一直把探索月球作为探索宇宙的基础。而“月球水”的发现,无疑使登月计划如虎添翼。

据测算,月球上水的储量可能有100亿吨,可以为人类从月球上继续探索太空提供充足的原料和燃料,节约上百万亿美元。“月球水”给人类走向太空提供的便利是不可估量的。在此发现的鼓舞下,包括美、俄在内的国家,必将掀起新一轮登月热潮。

不过,把月球作为人类居住的家园还是不太现实的设想,科学家们说,人类不久将在月球上建立的是空间站和太空基地。

〖MZ(2H〗永久热门话题:寻找外星生命〖MZ)〗说到发现,再没有比发现外星人更令人欣喜若狂的了。但是,至今仍未有在其他行星上发现生命的确切迹象。这是美国科学家在完成了有关外星文明的“凤凰计划”的第一阶段研究之后,得出的结论。

该计划研究人员巴库斯发表报告说,他们在研究了邻近太阳系的200个星系后没有发现文明迹象。在这5个月的探测中,获得了2.3万个射电信号,但其中没有一例表明这些恒星存在智慧生命。在探测期间,尤其在初期,他们收到了数以千计可能的文明信号。他们收到信号后,往往设法与信号源取得联系,但结果发现往往对方是卫星地面站。这些地面站发射的信号传至卫星后,卫星将其反射地面,形成了可疑信号。还有一些信号最终被证实是由家用微波炉发出来的。

这项探索计划自1995年2月开始,由10名天文学家和10名工程师组成研究小组,先定点在澳大利亚悉尼以西350公里处的帕克斯射电天文望远镜中心,所用的两台射电望远镜的直径分别为64米和22米。这项工作最终移到北半球,即美国设在波多黎各的超巨型射电望远镜的基地进行,这台望远镜的直径为300米,据当时澳大利亚传媒说,这是人类有史以来探寻“外星人”最具规模的一次。

如今,一项新的旨在搜寻整个银河系范围内的地外生命的太空计划已付实施。美国依靠其科技与经济的雄厚力量,从现在起到2015年,航天局将发射一系列探测器、观测器和轨道望远镜,对太阳和太阳系周围50—100光年的区域进行搜索,寻找类似地球的行星或人类可能还不知道的其他生命形式。在2005年、2007年、2011年,美国将先后将三代“干涉仪”送上空间轨道,其中第三代“干涉仪”将有足球场那般大小,科学家们预计,“干涉仪”可以帮助他们分析有关行星的大气层,探测对生命形成至关重要的二氧化碳、氧气和水蒸气,进而探索地外生命的存在。

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