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“探火”之旅敲开人类“第二家园”之门

2021年05月20日 15:55:41 来源:证券时报 作者:张锐

  携带着重量超240公斤的“祝融号”火星车,“天问一号”探测器于2021年5月15日成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,中国由此成为继美国之后第二个成功登陆火星的国家,也是中国首次在火星上留下自己鲜明的印记。同时,作为人类航天史上一个里程碑式的技术成果,“天问一号”的成功着陆更具有世界性意义,它代表着人类探索宇宙未知和寻找“第二家园”的力量正在以共同的信念与执着的脚步全力汇拢与集结。

  96年前,德国物理学家瓦尔特·霍曼提出的“霍曼转移轨道”显示,每隔26个月,太阳、地球与火星就会排成一条直线,此时火星与地球保持5500万公里的最短距离,相应的,从地球向火星发射探测器用时也最短,而且因为节省原料最终产生的成本也会相对较低。有了这种科学铺垫,人类便从上世纪60年代开始抓住绝大多数的时间“窗口期”,借助不断成熟的航天技术朝着火星展开探测性发射物的实验。

  包括火星在内,人类对天际与外星的探索显然不是满足和停留于单纯的科学发现,而是要为自己寻找值得寄托与赖以续存的“第二家园”。一场新冠肺炎疫情不仅让经济发条停摆,也使正常生活失序,各种大规模流行的疾病时刻威胁着人类,同时战争、贫穷与饥荒也在恶化人类的生存处境,滔天洪水、地震海啸以及气候变暖等极端天气又在不间断地侵蚀人类本已脆弱的生态神经,而各种神出鬼没的小行星以及未知天体也构成了撞击地球的重大风险。既如此,当火星被视为一颗可以期待的类地行星,自然就成为了人类登月成功后踏足地外星球的首选目标。这是人类居安思危的智慧表达,更是对自我生存权的一次未来筹谋与主动掌控。

  对于火星的向往,目前除了美国、俄罗斯以及中国展开了实质性行动外,欧洲宇航局、日本、印度以及阿联酋也曾发射过火星探测器。不过,与美国、俄罗斯和中国真正拥有完整独立的航天技术与能力有所不同,其他国家的“探火”之旅不是需要借助他人之力,就是必须仰仗第三方之技。

  从发射“水手4号”飞船开始,过去56年中美国总共18次向火星发射各种类型的探测器,其中“水手9号”成为地火轨道中运行的第一颗人造卫星。据NASA的安排,2030年将完成载人登陆火星目标。值得注意的是,“科技狂人”埃隆·马斯克的SpaceX所彰显出的民间“探火”力量丝毫不亚于美国“国家队”。按照“火星移民计划”,到2024年,SpaceX旗下的“星舰”(Starship)推力可以超过4400吨,一次可将100人送上火星,继而至2035年建立起一个规模为100万人的火星城市。

  与美国相比,前苏联的“探火”步伐虽要早几年,但遭遇的坎坷却大大超过前者。统计资料显示,前苏联总共17次发射火星探测器,但不是在登陆时撞得粉粹,就是中途被沙尘暴所吞没,或者干脆杳无音讯,且俄罗斯后来进行的三次探测活动同样均以失败告终,自此之后,为了降低发射成本,俄罗斯就不再“单干”而是选择了与第三方合作的方式,如联手美国发射了考察火星水资源和矿物的“奥德赛”探测器,与欧洲航天局共同启动“火星太空生物”计划等。

  俄罗斯也有与中国合作“探火”的行动,只是双方的首次合作成果“萤火一号”火星探测器还没等到进入地球轨道就坠入太平洋。目前来看,中国是全球在月球正面和背面都成功登陆的唯一国家,积累了较为丰富的太空探测经验,而且号称“胖五”的长征五号火箭时下推力超过1000吨,运载能力接近25吨,同时,中国载人空间站也将于2022年前后建成。依靠如此厚实的技术沉淀,“天问一号”顺利着陆火星自然就在情理之中。

  国际航天界曾将火星探测比喻成隔着太平洋打高尔夫,其难度可想而知。数据显示,迄今为止人类共执行44次火星探测任务,其中25次失败,成功率只有43%,低于53%的探月成功率。而更重要的是,虽然与地球一样存在四季气候,但火星平均气温则为-63℃,稀薄的大气中又主要是二氧化碳,还时常刮起飞沙走石的特大级风暴。这样一个环境恶劣的星球究竟是否适合人类居住与生活自然就要打上重重问号。但千里之行始于足下。既然美国的“毅力号”与中国的“天问一号”先后敲开了火星之门,人类从深度与广度上继续探寻的步伐就不会戛然而止,走向成功的希望也会不断增大。

  首先,技术的日臻进步可极大提升人类走进火星的全方位效能。相对于火星的物质环境处于静止状态而言,人类投射到火星的探测与开发技术则始终处于进化与升级之中,于是有理由相信,未来的火箭推力将会更为强大,空间载体承重量也会加倍扩充,而且无论是动力工具还是运输工具,空中飞行的速度也会更快,因此,与现在完成火地单向里程足足需要8-10个月相比,未来所需花费的时间必将大大缩短,并且人类完全可以光速般地自由往返于地球与火星之间;不仅如此,飞行加快与空间变大的太空运载工具还会将更多的物资从地球运送到火星之上,以支持人类在新的空域上建起相应的生产与生活基础设施。

  其次,认知的不断拓展可强力辅佐人类开发火星的综合性资源。每一次艰难的着陆探测,人类都可以捕获到有价值的火星信息,如“水手9号”发现了太阳系最高的奥林帕斯山和最长的水手峡谷;“勘探者号”发现了冰川、湖泊和水沟存在的痕迹;“奥德赛号”发现了广泛存在的地下水分;“好奇号”发现了甲烷类有机物等,“毅力号”首次通过高温电解的方式将火星大气中的二氧化碳生成一氧化碳和氧气,而伴随着未来探测的延续与深入,特别是伴随着智能机器人登陆到火星上开展无死角的全覆盖探测,更加清晰而全面的火星形象必将饱满地呈现在人类面前,在此基础上,人类便可利用技术工具对火星上的资源进行精准性开发与利用,如通过3D打印技术将火星土壤中的氧硅铁铝打印成钢和玻璃,凭借同位素裂变技术加热火星土壤中的高度酸盐,让它发生化学反应并产生氧气等。对此,我们要说,也许人类不大可能让地球变得更美,但未来完全能够让火星变得更好。

  另外,科学的近场实验可次序构建人类进驻火星的基础性环境。在对火星基本信息有了一定认知的基础上,人类可以在地球上创设出规模各异的封闭性火星实验基地,借此开展针对火星生态环境的生物成长以及资源改造实验,在此基础上再将可成活的细菌、藻类、地衣类等植物大面积迁移到火星上,加速火星生态环境的地球化进程。目前看,除了俄罗斯启动与展开了“火星500实验”计划外,中国也在青海省建立了“火星模拟基地”,阿联酋在迪拜建造出了面积相当30个足球场大的“火星科学城”,分别从动植物培育、水资源应用以及食品安全等视角进行试验与研究。因此,当未来人类正式踏足到火星之上时,或许不仅真的能够看到绿色的草地、苍翠的森林以及流淌的活水,还可以听到悦耳的鸟鸣以及闻到芬芳的花香。

[编辑: 江英华]
(本文来源:证券时报)
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