近些年火星成为太空探索的热点,在人类刚刚步入太空时代时,火星对于我们来说,完全是一个谜。在过去的时代中,美国和前苏联曾经较量,从地球搬入了太空,在火星探索上互相竞争。就在前苏联解体前,还曾实施了最后一个火星探测计划--福波斯计划,这项计划目的发射无人探测器飞往火星,研究火星的卫星,火卫一(福波斯,Phobos)和火卫二(德莫斯,Deimos)。但这一计划最终却以失败告终, 发射的火星探测器也神秘失踪,至今无法解释。今天我们来说一说火星探索和福波斯计划。

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向火星进发

现在火星已成为新的探索热点。为什么各国都将目光投向火星呢?因为火星是以目前科技水平,除了最近的月球外,人类的脚步可以到达的最近一颗行星。理论上人类踏出地月系统,第一个能到达的行星应该是金星或者火星,因为它们和地球同处于太阳系宜居带内,同属于固体形态的岩质行星,理论上拥有孕育生命的可能性。

所以上世纪六十年代,美苏这两大巨头首先将探索目标定位在金星, 在发射了大量探测器后探索发现,金星的环境非常恶劣,气压是地球的92倍,空气中含有大量二氧化碳,云层中遍布稀硫酸云,地表温度常年保持在460摄氏度,探测器着落后存活难度非常大,更别说人类了。

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相比之下,火星的条件要优越很多。火星的环境最接近地球,表面平均温度零下55摄氏度,大气密度相当于地球的1%,火星表面也有充足光照,昼夜周期与地球接近,各方面条件与地球最相似。而且火星距离地球相对比较近,基于人类现有的太空投送能力,可以实现环绕和着落,探测周期也在可承受范围内。所以上世纪70年代中期后,美国和苏联纷纷把太空研究重点转移到火星之上。

火星生命探索

1975年美国启动了“维京人”火星探测计划,分别向火星发射了“维京人1号”、“维京人2号”探测器。“维京人1号”1976年7月20日在火星着陆,“维京人2号”随后于9月3日成功着陆,成为人类首个登陆火星的探测项目。这项计划为世人所关注,还有一个重要原因,“维京人”计划在火星地表进行的生物实验中,首次出现在火星土壤中,发现了出人意料的化学活动,发现疑似微生物活动的痕迹,虽然到目前还没有直接证据表明,火星存在微生物或生命迹象,但这一实验也留下了争议。

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“维京人1号”携带了一台生物学实验设备,目的是寻找火星上存在生命的证据。这台设备重量大约15.5公斤,包括三大子系统:热分解气体释放实验子系统(PR);标记气体释放实验子系统(LR),和气体交换实验子系统(GEX)。另外,“维京人1号”还携带了一台气相色谱仪/质谱仪(GCMS),用于测定火星土壤中可能的有机物含量。

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其中标记气体释放实验(简称LR实验),负责采集火星土壤样本,然后注入含有放射性碳-14的营养液,加热后存放在维京人探测器内部。两个月后,在地球上的科学家遥控“维京人1号”探测器,对土壤样本混合溶液进行分析,检测是否出现二氧化碳、甲烷等代谢产物,如果有的话,就表明火星土壤中可能含有微生物,而且不是地球携带过去微生物所污染。

1976年7月30日,“维京人1号”传回LR试验首批资料,令专家们大感惊讶的是,检测结果居然是阳性。在惊喜之余,决定将实验放到更大范围内,来进一步验证,分别调动“维京人1号”、“维京人2号”两部探测器,在相距6500公里的五处不同地点,分别放置五组LR实验装置。很快第二批实验数据传回了地球,五组资料结果发现有4个呈现阳性结果,而且实验数据曲线,与在地球土壤中进行的LR实验结果很相似,从数据上看,火星地表土壤中,似乎可能存在微生物在呼吸代谢。

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如果要确定是否真的存在如微生物这样的生命形式,那必须首先能够找到有机物的存在,因为按照目前生命形式的认知,有机物是生命存在的必要条件。于是在随后的实验中,开始寻找有机物的存在,但根据官方公布的结果,实验结果并没有发现有机分子的存在。因此NASA最终宣布, “维京人1号”探测器,只是发现了“与生命类似”的物质,而不是生命本身。这恐怕是迄今为止,人类离猜想中的“地外生命”最近的一次。

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福波斯2号失踪之谜

相比于美国在火星探索上的成就,苏联人在火星显得运气不佳,向火星发射的探测器是凶多吉少,成果寥寥。除了在60~70年代的“火星”系列探测计划外,比较重要的探测计划还有80年代末的“福波斯”计划。这个计划以火星的卫星“福波斯”来命名,为了保证计划万无一失,共计划发射两颗探测器福波斯1号、福波斯2号作为双保险,目标是研究火星和两颗卫星,火卫一(Phobos)和火卫二(Deimo)。两颗探测器设计完全相同,是基于此前的取得很大成功的“金星”系列探测器技术。

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探测器总重量大约6.22吨,分为两大部分,探测器本体,质量大约2.6吨,是探测器的主体部分;还有轨道动力推进部件,质量大约4吨,在探测器达到火星附近,调整入轨时,提供推进动力,入轨之后就会被抛弃,火星下方几个球状部件就是推进段部分。整个探测器的重量,已经是当时人类能够进行太空投放重量的极限。

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1988年7月7日,首发探测器“福波斯1号”由“质子-K”火箭发射升空,紧接着5天之后,“福波斯2号”也发射升空。按照计划,“福波斯1号”需要经过200天的飞行到达火星。到达后“福波斯1号”会按照计划,进入环绕火星运行的椭圆形轨道,接着进行一系列姿态调整后,再次进入距离火星地表350公里的圆形工作轨道。在这之后,探测器会抛弃动力推进部件,最终目标是逐渐接近火卫一天体,等待合适机会,在距离火卫一地表50米高度,投放携带科学探测设备的着落器。

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这一计划的难度非常高,因为火卫一形体不规则,非常小,直径仅有23公里,由于形状质地不均匀,所以自转速度非常快很不规则,就像一个高速自转的大土豆,想要在这样的天体上安全投放着落器,难度可想而知。

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不幸的是,承载厚望的“福波斯1号”,在出发56天之后,就出现故障,探测器上的计算机出现异常,导致无法正常接收地面指令,“福波斯1号”被迫终止任务。

相比之下,“福波斯2号”要顺利得多, 成功到达火星并切入轨道运行。在轨运行期间,“福波斯2号”成功获取45000组,火星赤道附近的红外波段光谱数据,同时也承接下“福波斯1号”没有完成的任务,对火卫一进行了两个多月的详细观测,传回400组火卫一表面的近红外光谱资料,还有37张火卫一照片。随后“福波斯2号”开始执行最后一步,也是最重要的任务,向火卫一地表投放探测着落器。当探测器飞行到火卫一上空,等到合适时机,正准备投放着落器之时,探测器信号突然中断,与地面指挥中心突然失去联系。

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整个福波斯计划也被迫戛然而止,但是“福波斯2号”探测器的失踪,却留下来巨大的疑问。随后苏联官方通信社塔斯社,向外界报道解释,地面控制中心无法同“福波斯2号”建立稳定通信,探测器失去了联络讯号,这一解释虽然给出结果,但并没有给出探测器失踪的最终答案。

在对“福波斯2号”传回地球的照片进行分析时,发现有一张照片无法得到合理解释,这张照片显示,由于空中物体的投影,在火星地面形成一个巨大的阴影,影像呈现规则的纺锤状,两头尖中间粗,根据图片比例分析,形成阴影的物体长度至少有20公里。

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这会不会是由于探测器携带相机的故障噪点,或其他原因干扰导致的呢?可能很快就被排除,因为福波斯2号上的红外相机也拍摄到这个阴影,它的确是某种物体在火星地面形成的投影。而这个物体到底是什么东西?目前还无法证实,但根据阴影尺寸,可以排除掉火星探测器,和火星的卫星,这也给研究专家们留下了大大的问号。

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在福波斯计划失败两年后,苏联解体,很多机密资料也消失在那个动乱年代。其中一部分机密资料被前苏联航天员,退役空军上校马琳娜·波波维奇带到了美国。1991年在旧金山前苏联领事馆,一场新闻发布会上,她向媒体公开了一批当年福波斯2号的机密档案。其中包括一段画面,画面显示,有一个巨大的圆柱状物体,正从太空中缓缓降下,慢慢消失在火卫一的背后,这个物体外形尺寸均匀对称,不像一般不规则的天体,一般自然形成的物体,线条和外形不会有非常的对称的结构。当年这段画面曾被秘密剪去,而没有出现在苏联官方公布的画面中。

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除了这一段罕见画面之外,还公布了一张从未公开的照片,此前福波斯2号对外宣称,拍摄了37张火卫一的照片,但实际上在突然失踪前,它还拍摄并成功传回了第38张照片。这张照片是用红外相机拍摄到,所以可以很清楚地看到,画面上方土豆形状的天体是火卫一,然而在它的下方,竟然悬浮着一个巨型圆柱状不明物体,这个不明物体的形状,和之前在火卫一上空拍摄到,移动的不明物体非常相似,形状均匀对称,也呈圆柱形长条状,按照比例测算,直径大约有1.5公里,长度超过20公里。这个物体静静地悬浮在火卫一的下方,在拍完最后几张照片后,福波斯2号就突然失联了。

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目前还无法得知这个物体,和之前在火卫一上方拍摄到的移动物体,还有之前在火星上拍摄到的巨大阴影是否有什么联系,也没有确凿证据来证明,探测器的失踪和这些不明物体有什么关联。但是福波斯2号的突然失踪,给科学界留下了永远的谜团,期待将来有一天真相能够揭晓。

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火星,这颗离我们最近的行星,也承载了人类未来宜居的希望,虽然探索发现的过程难免出现挫折,但是相信所有努力终会获得回报。