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登陸火星開啟未知世界探索之旅:人類的火星任務回顧

作者系網易新聞·網易號「各有態度」簽約作者

火星!火星!迷人的紅色星球,地球的兄弟火星,曾或河流遍布、溫暖濕潤的火星,現在到底是什麼狀態呢?火星上曾誕生過生命嗎?在火星的地表之下,現在是否還有可能有微生物存活呢?數千年來,人類從未停止對於火星的想像,從遠古時代被當作羅馬戰神的化身而命名為Mars,到上個世紀被想像成運河建造者的星球,終於,科技的發展允許我們發射探測器前往火星,從軌道探測,到地表登陸,如今,人們對於火星的了解越來越多,我們知道了這顆美麗的星球是整個太陽系中最像地球的地方。接下來就和我一起繼續了解人類的火星探索之旅吧!

第一次 接觸火星地表

在繼美國宇航局的「水手9號」太空探測器圍繞火星軌道飛行之後,蘇聯也緊跟著發射了「火星2號」、「火星3號」, 它們則寫下了另一個歷史:第一次接觸火星的地表。

火星2號發射於1971年5月19日,1971年11月27日到達火星。火星3號發射於1971年5月28日,並於1971年12月2日到達火星。火星2號和火星3號均由相同的航天器組成,每一個任務都有一個軌道飛行器和一個附加的著陸器。運氣不好的是,兩個火星任務都遭遇了有記錄以來火星最大的沙塵暴之一,因此它們都未實現預定任務。

不過火星2號著陸器依然是第一個到達火星表面的人造物體,儘管著陸系統失敗了,著陸器也丟失了。

圖:俄羅斯宇航員博物館中陳列的火星2號著陸器模型。來自http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/spacecraft/mars3_lander_vsm.jpg

當火星2號的著陸器在火星表面墜毀後,相對幸運的火星3號著陸器則於1971年12月2日成為第一個實現在火星表面軟著陸的航天器。然而在軟著陸大約20秒的時間之後,火星3號的通訊也停止了。儘管如此,兩個任務的軌道飛行器依然拍攝並傳回了60張火星的圖像,並記錄下火星從-110攝氏度到13攝氏度的溫度,繪製了地表地形圖,並研究了火星重力和磁場。

圖:火星3號軌道飛行器設計圖。來自http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/spacecraft/mars3_iki.jpg

維京號 探索火星地表

對於美國來說,水手9號任務的成功成為了NASA新的火星探索任務的基礎。美國啟動了當時最複雜、最昂貴的前所未有的細緻任務——維京計劃(Viking program,Viking在英文里的意思是北歐海盜)。該計劃包括一對被送往火星的太空探測器,維京1號和維京2號。每一個太空探測器都由兩個主要部分組成:一個軌道飛行器,用來從軌道上拍攝火星表面;一個著陸器,用來在火星的表面研究這顆紅色星球。當著陸器著陸後,軌道飛行器也同時充當著陸器的通信中繼。

圖:維京著陸器在火星表面登陸的藝術概念圖。來自NASA/JPL-Caltech/University of Arizona-NASA Image of the Day

維京1號於1975年8月20日發射,維京2號於1975年9月9日發射,兩個探測器分別於1976年6月19日和8月7日進入火星軌道。在繞火星飛行的一個多月中,探測器向地球傳回了用於選擇登陸地點的火星照片,隨後,飛行器和著陸器分離,著陸器進入火星大氣層,並在被選中的地點實現了軟著陸。1976年7月20日,維京1號著陸器在火星表面安全著陸。9月3日,維京2號也成功降落到火星地表。軌道飛行器繼續在軌道上執行其他科學操作並拍攝照片,兩個著陸器則在火星表面部署科學儀器。

圖:來自維京1號軌道飛行器的火星圖像。來自:http://nssdc.gsfc.nasa.gov/photo_gallery/photogallery-mars.htmlhttp://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/planetary/mars/marsglobe1.jpg

維京1號是第一個成功著陸火星表面的任務,它降落的地點被稱為克里斯平原。維京2號的著陸地點距離1號大約4800千米,被稱為烏托邦平原。

圖:流線型島嶼顯示火星上曾經發生過大洪水。來自http://history.nass.gov/SP-414/ch4.htm

圖:這些分支的渠道證明了火星曾經可能存在降雨的證據。來自http://history.nasa.gov/SP-441/ch4.htm

圖:從火星表面傳回的「清晰」圖像——顯示在維京1號著陸器附近的岩石。來自NASA Viking image archiveandFile:First photograph ever taken from the surface of Mars.jpg

維京計劃在上世紀70年代花費了大約10億美元,大約相當於2016年的50億美元。該計劃非常成功,飛行器提供了細緻的火星全球表面地圖,揭示了古老的水蝕峽谷網路,精細的層狀極地沉積蓋,年輕的火山和水手9號發現的大峽谷。根據這一計劃所提供的數據,科學家們推測,原始的火星可能更溫暖、更潮濕、更像地球。

然而,著陸器對與生命相關的有機分子或是宜居環境存在證據的搜尋撲了個空。「尋找火星上生命的證據」這一科學探索目標未能達成。

參考資料:

https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_2

https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_3

http://www.planetary.org/explore/space-topics/space-missions/missions-to-mars.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Viking_program


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