| 追尋太空星辰的軌跡 |
| 本報記者 佘惠敏 |
| ||
|
前幾天，一場讓俄羅斯1200余人受傷的“天外飛石”，引發(fā)了人們對于小行星的興趣。2月初，450多名中國人報名參選荷蘭一家公司的火星單程之旅的新聞，也激起了很多人的太空探險之夢。
神秘而美麗的太空，一直是人類仰望和探索的目標。對未知世界的探索，又是人類文明和科學(xué)技術(shù)進步發(fā)展的永恒動力。對小行星撞擊地球風(fēng)險的預(yù)測與規(guī)避，對月球和小行星上能源與礦藏等資源的開發(fā)，對火星的改造和移民……將這些科學(xué)設(shè)想變作未來現(xiàn)實的鑰匙，正藏在無盡的深空之中。
前往深空的探險，人類已經(jīng)走到哪一步？勤勞勇敢的中國人，又在其中扮演著什么樣的角色？
深空之遠
我們2萬年 都出不了太陽系
深空探測是人類走出地球的第一步。
什么叫深空？“通行說法是，深空探測中，探測器主要不受地球引力場所控制，而是受其他天體為主要引力場控制，比如月球探測，火星探測等?！敝袊皆鹿こ填I(lǐng)導(dǎo)小組高級顧問、中國科學(xué)院院士歐陽自遠在接受本報記者獨家專訪時說，“深空探測就是探測器脫離了以地球為主要引力場的空間進行的探測?，F(xiàn)在我國的載人航天和全部衛(wèi)星都是受控于地球的引力場而圍繞著地球運行，不屬于深空探測。”
中國的深空探測目前只有嫦娥1號和2號。嫦娥1號衛(wèi)星曾奔赴38萬公里外的月球，完成繞月科學(xué)探測任務(wù)后，用硬著陸方式撞毀在月面上。嫦娥2號作為1號的備用星，完成繞月科學(xué)探測任務(wù)之后，又飛離月球，完成了兩個拓展任務(wù)：一是飛向150萬公里外的第2拉格朗日點（地球和太陽間的5個引力平衡點之一）進行了200多天對太陽活動的探測，得到了大量新數(shù)據(jù)；二是飛到距離地球700萬公里處，與圖塔蒂斯小行星交會并進行了光學(xué)成像探測，首次獲得該小行星的多幅圖像。
2012年12月13日的這場“約會”中，嫦娥2號與圖塔蒂斯小行星在距離地球702萬公里處，以10.73公里/秒的相對速度，以3.2公里的最近相對距離擦肩而過。
“這是嫦娥2號做的一件非常驕傲的事兒。我們不是碰運氣，而是有備而去，時間碼得準，距離控制精確，所以得到的結(jié)果很理想?！睔W陽自遠說，“現(xiàn)在嫦娥2號飛到1000萬公里外了，仍然能聯(lián)系上。我們正在考慮給她新的任務(wù)，但那里的天體很少，短時間內(nèi)很難找到新的探測對象?！?/p>
浩渺太空，嫦娥寂寂，但在從地球去往深空的探索者中，她只是后起一員。美國和前蘇聯(lián)早于中國半個世紀開展深空探測，相繼探測了月球、火星、金星、木星、土星、太陽、小行星、彗星、水星和冥王星。歐洲和日本雖起步略晚，卻也各有所長。中國在深空探測領(lǐng)域的實力如何？“嫦娥”繞月探測工程總指揮欒恩杰曾風(fēng)趣地用“二鍋頭”來描繪——“馬拉松賽跑在接近終點時，運動員自然分成幾個梯隊，第一梯隊也就是‘第一鍋’，是美國和俄羅斯。第二鍋是歐洲、日本、中國等。從綜合實力來看，我們是頭，所以叫‘二鍋頭’?！?/p>
深空有多遠？1977年升空的美國探測器“旅行者1號”已飛到距地球180億公里之外，仍未飛出太陽系?！叭ツ暧行侣?wù)f旅行者1號抵達太陽系邊緣，這是誤讀。它只是抵達了日球?qū)拥倪吔?，是太陽沖擊波與恒星際沖擊波的交匯界，而不是太陽引力場的邊界。太陽沖擊波可達到距離太陽200億公里處，這只有太陽系邊界的千分之一，而太陽系的半徑約15萬億至30萬億公里?！睔W陽自遠說，“按這個探測器的運行速度，2萬年都到不了太陽系邊界。因此，現(xiàn)在人類全部的深空探測都僅限于太陽系內(nèi)，跟浩瀚宇宙沒有多大關(guān)系?！?/p>
嫦娥之思
這些做完之后， 才能考慮載人登月
中國探月工程一共布置了6顆嫦娥衛(wèi)星。1號、3號、5號星需分別完成繞月、落月、月球取樣返地三大任務(wù)，2號、4號、6號則各為前述三個單號星的備份星。在1號已經(jīng)功成身退，2號正在深空遨游的今天，擬定于今年下半年進行的嫦娥三號的發(fā)射，毫無疑問將吸引更多的目光。
“我國‘嫦娥三號’將首次開展著陸器和月球車的聯(lián)合探測。”歐陽自遠介紹說，與1號2號不同，嫦娥3號實際上有兩個探測器，一個是著陸器，一個是巡視器,也就是月球車。兩個探測器將一靜一動，聯(lián)合起來探測月球上虹灣地區(qū)那一小塊降落的地方。
“落”是第一關(guān)。在沒有大氣的月球上，降落傘是無用的，嫦娥3號要選擇平坦的地區(qū)，靠反推火箭發(fā)動機的反沖力，徐徐降落到距離月面4米的安全高度，再關(guān)閉發(fā)動機，自由落體。落地后，著陸器上將有一臺天文望遠鏡進行月基天文觀測，還有一臺極紫外相機用于監(jiān)視地球的等離子體層的分布與變化情況，這兩種觀測都是別國沒有做過的。月球車將從著陸器上走出來，在月球上漫步。作為我國目前最高智能的機器人，月球車可以自主導(dǎo)航、選擇工作路徑、自動上下坡和避障。
“過夜”是第二關(guān)。月球上的一日一夜，相當(dāng)于地球上的一個月。且晝夜溫差大，晝溫可高達130攝氏度，夜間則可降至零下180攝氏度。探測器如何度過長達半個月之久的寒冷長夜？“每到月夜，因為太陽能不能作為動力了，探測器就會休息。這時要用電池給所有儀器保溫，保證在整個月夜其溫度都在-40℃以上，太陽出來才可以喚醒它繼續(xù)工作?！睔W陽自遠介紹，普通電池達不到這種要求，為了探測器的“月夜冬眠”，我國第一次使用了原子能電池來給著陸器與月球車保溫?！罢诨鹦翘綔y的美國好奇號火星車就是用原子能電池作動力，我們只是用原子能電池做保溫，用太陽能作動力。”月球車上也將攜帶很多儀器，其中測月雷達可以探測到月面之下100米左右深度的結(jié)構(gòu)，這也是我國首創(chuàng)。
按計劃，在嫦娥3號之后，擬于2017年發(fā)射的嫦娥5號將選擇月球上的另一地區(qū)，在月球上打鉆取樣，并將樣本帶回地球。上世紀，前蘇聯(lián)的探月機器人三次共取回過300克月球樣品，美國實現(xiàn)了載人登月，取回近381.7公斤月球樣品?！拔覀兊娜訉⒊浞譂M足各方面的研究需要，大約要取幾公斤?！睔W陽自遠介紹，“上得去，落得下，回得來，通過嫦娥1號、3號、5號，把繞、落、回這些任務(wù)做完之后，才能考慮載人登月?！?/p>
中國人將在哪一年登月？
美國宇航局局長格里芬曾說：“假如中國人愿意的話，他們是可以在2020年登月的。”
航天科技集團的葉培建院士也曾公開發(fā)表過自己的觀點，認為載人登月的最好時機是2025年。中國科學(xué)院則曾在其公布的中國科技發(fā)展路線圖中提出，中國將在2030年前后實現(xiàn)載人登月，建立月球基地，2050年前后，具備載人登火星能力。
火星之謎
火星可以改造， 這是幾百年后的事
“建筑師們一開始可能會不太習(xí)慣在火星蓋房子：這里的重力太低了，建筑的結(jié)構(gòu)和標準都和地球不一樣。但他們很快就會愛上這里，因為有無數(shù)在地球限于重力無法實現(xiàn)的創(chuàng)意可以在這里實現(xiàn)。”這是歐陽自遠在《再造一個地球》一書中描述的人類移民火星的遠景。
事實上，探月之外的第二條深空探測路線就是以火星為主導(dǎo)的太陽系探測。在探測火星的同時，還要探測太陽、小行星、金星和木星，以及木星的衛(wèi)星，這將進一步加深我們對太陽系的了解。歐陽自遠透露：“我們即將開展這條線，并制定路線圖?！?/p>
火星距離地球最近點是5500多萬公里，最遠點超過4億多公里?！盎鹦菦_日”大約每隔26個月發(fā)生一次，這時地球與火星距離較近，可用較小花費和較短時間將探測器送往火星，人類的火星探測器一般都在此時發(fā)射。
到目前為止，火星是人類了解最多的地外行星，已有超過40枚探測器到達過火星。同時火星探測也十分坎坷，大約2/3的火星探測都以失敗告終。但作為太陽系最近似地球的天體之一，火星對人類有特殊吸引力，那里有類似地球的四季交替，也有和地球接近的每日時長。
“了解火星氣候、環(huán)境和外貌，有利于改造火星。月球建基地，可以學(xué)延安挖窯洞，既可以防御月球表面強烈的宇宙輻射和日夜溫差變化，又可以在密封的窯洞空間內(nèi)建設(shè)一個適合人類居住的環(huán)境，因為月球環(huán)境不能改造。而火星有大氣有地下水，環(huán)境是可以改造的。當(dāng)然這也是幾百年后的事情?！?/p>
歐陽自遠認為，隨著我國深空探測距離的不斷加大，對運載、能源、通訊、測控、材料、計算等各方面技術(shù)都會提出越來越高的要求，這帶動了我國各種高新技術(shù)的進步和突破，也培養(yǎng)和鍛煉出優(yōu)秀的科研人才隊伍?！霸虑蜍嚨谋貑栴}，就迫使我們做出了原子能電池。而對整個太陽系的了解，也將讓我們更為清晰地理解地球的演化和未來?！?/p>
走出搖籃第一步
佘惠敏
地球是人類的搖籃，而我們終將離開自己的搖籃。深空探測，正是我們走出這個搖籃的第一步。
在太陽系這間小小的嬰兒房里，登上距離地球38萬公里外的月球，只是爬起來碰到搖籃邊沿。探測4億多公里外的火星，只是摸到搖籃外地板上的皮球。走到15萬億公里外的太陽系引力場邊界，也就剛剛碰到了房間門。
事實上，我們對于太陽系這間嬰兒房的認識仍然很初級。目前的主流觀點是：從核心到外圍，太陽系的領(lǐng)域包括太陽，4顆像地球的內(nèi)行星，由許多小巖石組成的小行星帶，4顆充滿氣體的巨大外行星，充滿冰凍小巖石、被稱為柯伊伯帶的第二個小天體區(qū)，在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面、太陽圈和依然屬于假設(shè)的彗星搖籃奧爾特云。
對太陽系這些大大小小天體，我們所知不多，設(shè)想?yún)s很美妙。在月球表面沿赤道圍一圈“腰帶”，用太陽能發(fā)電為地球提供巨量能源；用月球上的大量氦3為核聚變電站提供動力；在小行星上開采并冶煉鉑等貴金屬；往火星移民定居；在外層空間建立太空旅游的天外別墅……
目前人類飛得最遠的探測器“旅行者1號”，要飛出太陽系這個房間門，還需2萬年；要飛到最近的隔壁房間——4光年外的比鄰星，需10萬年；而要飛出直徑為10萬光年的銀河系大廈，需25億年。
當(dāng)然，也許并不需要這么長時間，技術(shù)的發(fā)展和突破會帶來后發(fā)先至的成果，旅行者1號很可能將成為遺忘在未來人類身后的古董。但無論宇宙多么浩渺，設(shè)想多么宏偉，人類對自身所處世界的認識，仍然只能從走出自己的搖籃開始。
聯(lián)系客服
