人類的“好奇心”

陳重威

上世紀初，人們憑著望遠鏡中看到的火星影像和自己的想象，認為火星上可能存在生命，甚至火星人。然而，最早登陸火星的“海盜”號探測器發回的照片，卻顯示火星是一個寒冷、貧瘠、干燥、顯然已經死掉了的行星。人們探索火星的熱情曾因此一落千丈。但就在此時，科學家在地球海洋底部的深海熱泉周圍，發現了微生物的存在，并從此開始了一系列在極端環境中尋找生命的研究。科學家已經證實，生命可以適應各種環境，看起來唯一必需的要素就是液態水；因為孕育生命的化學反應在水凍結后就會停止。人類對火星的好奇之心因此再度被點燃，美國航天局開啟了“跟著水走”的火星探索新時期。

1996年發射的“火星全球勘探者”號探測器發現，火星并不是一顆“已經死掉了的行星”。它傳回的高分辨率照片顯示，在火星的春末，在一些陡坡上會出現寬達5碼的手指狀條痕。這些條痕在夏季會變寬并改變形狀，長度能達到上百碼，然后在冬季消失。在其中的一個隕石坑中，有大約1000條這樣的條痕。有科學家相信，這是迄今為止證明火星上有液態水存在的最佳證據。2004年登陸火星的“勇氣”號和“機遇”號火星車發現，火星在過去曾經是溫暖和濕潤的，甚至可能存在過海洋；但后來它的環境發生了巨大的轉變。

為了探索火星的過去是否曾經適合生命生存，火星的現在是否存在適合生命生存的環境，美國新一代的火星探測車“好奇”號于2011年11月26日發射升空。經過約9億千米飛行后，將于今年的8月6日在火星著陸，展開為期一個火星年，約合687個地球日的探測。

“好奇”號的官方名稱叫“火星科學實驗室”。和“勇氣”號、“機遇”號的命名一樣，美國航天局也為這輛火星探測車的命名舉辦了全國性的作文比賽，12歲的美籍華裔小學生馬天琪獲得冠軍，并用她喜歡的“好奇心”命名這輛迄今為止最先進、最復雜的火星探測車；或許是受“勇氣”“機遇”名字的影響，中文媒體習慣稱其為“好奇”號。作為獎勵，馬天琪被允許把自己的中、英文簽名都寫在了這輛正在飛往火星途中的“好奇”號火星車上。

“好奇”號的個頭與一輛“甲殼蟲”汽車相當，長度約為“機遇”號和“勇氣”號火星車的兩倍；重899千克，是它們的5倍多；在它身上，與蒼蠅翅膀類似的太陽能電池板不見了，這種電池板為“勇氣”號和“機遇”號提供了電力。“好奇”號以核能為動力，利用核燃料钚發生放射性衰變時釋放的熱能與火星表面低溫之間的溫差來發電。這種新的能源系統為“好奇”號提供了在火星上隨意行走的機會，不再受必須有足夠光照的限制，即使在夜間也能正常工作。

“好奇”號的著陸地點選擇在火星赤道附近的蓋爾隕坑。這是一個直徑約154千米的盆地，盆地中心有一座高約4800米，由沉積物形成的層狀高山。層狀物中含有黏土和硫酸，著陸點周圍存在沉積物形成的沖積扇，這些物質和地貌的形成都與水有關。挑選“好奇”號著陸點的工作早在2006年就已經開始，最初的候選點有30多個，2008年壓縮至4個，最終，蓋爾隕坑勝出。

“好奇”號每天可在火星上跋涉約200米，預計兩年內能夠到達這座山的350～400米的高度。科學家們相信，在這一高度，巖石將發生戲劇性變化。但“好奇”號很可能不會滿足于僅在這座高山的山麓地區探測，它最終將登上山頂。

由于“好奇”號火星車體積龐大且重達899千克，不可能像“勇氣”號和“機遇”號那樣用氣囊包裹著著陸。科學家專門為它設計了一架新穎的“空中起重機”，不僅能讓“好奇”號安全地軟著陸，而且可以把實際著陸點控制在一個更小的區域內。

當整個飛行器到達距離火星表面11千米的高度時，降落傘打開。24秒之后，隔熱防護罩脫離。此時，“好奇”號仍然蜷縮在形似意大利餃子的背殼之中，位于8000米的高度。與此同時，“好奇”號所攜帶的“火星下降攝影機”蘇醒過來，開始工作。它將下降過程拍攝成高分辨率視頻并傳回地球，讓科學家能夠依據清晰的著陸點周圍環境來制定“好奇”號最初的活動路線。

再過幾十秒，當飛行器下降到1400米的高度時，背殼也會分離，此時飛行器以每秒80米的速度下降；在它身上安裝的8臺制動火箭開始噴射，為飛行器進一步減速，直至將下降速度降低到每秒0.75米，成為一架“空中起重機”。

在距離火星表面20米時，“空中起重機”釋放出尼龍繩，吊著已經不再蜷縮在背殼之中的“好奇”號緩慢下降，同時8臺制動火箭中的4臺熄火。那場面有點像直升機吊裝貨物，只是直升機被換作了4腳噴火的飛行器。在著陸之前的一剎那，“好奇”號的6個輪子會突然彈出來；一旦車輪觸及火星表面，尼龍繩便會斷開連接，完成任務的“空中起重機”會飛到距著陸點150米乃至300米開外，自行墜毀。“好奇”號則開始它在火星表面的探索工作。

“好奇”號帶上火星的設備是迄今為止送往火星的最為專業和先進的儀器。“好奇”號“頭”上的兩個“眼睛”是兩部相機，其中一部能夠跨越7個足球場的距離分辨出對面放著的是籃球還是足球。另外一部在“好奇”號抵達一個新的地點時，能夠用25分鐘拍攝150張照片，然后合成一幅全景照。這兩部相機都能夠拍攝出彩色照片，與以往送往火星的相機不同的是，它們不再用不同的濾光鏡拍攝一系列照片，然后由地球上的科研人員將這些不同顏色的照片合成為彩色照。這兩部相機能夠在一次曝光中直接獲得紅綠藍三種顏色，所得到的照片會更加接近人眼的視覺。

“好奇”號還攜帶了一個被稱做“化學相機”的儀器。它能夠發射出激光，擊中7米之外的巖石或土壤。被激光擊中的物質會產生出等離子體，“化學相機”通過觀測等離子體的光譜，來測定目標物的成分。假如巖石表面附著了塵土或風化了的外皮，那么該“相機”可以發射數百次重復的激光脈沖把表層打掉，以測定其內部成分，并與表層的成分進行對比。

“好奇”號的機械臂上有鉆頭和小勺子。對于巖石，它會用鉆頭獲取樣本；對于土壤，用小勺子就可以了。取得樣本后，機械臂上的篩子能夠把直徑大于150微米的顆粒剔除掉。然后，把樣本倒入“化學和礦物學分析儀”的入口漏斗，再通過震動讓它們進入儀器。在該分析儀內部，有32個像襯衫紐扣一樣大的小盒子，它們是用來盛放待測樣本的。小盒子都安裝在一個轉輪上，這樣就可以通過轉動輪子來讓任何一個小盒子位于X光的照射之下。

“火星樣本分析設備”是整個“好奇”號火星車上最大的設備，有一個微波爐那么大。如果是在地球上的實驗室里，它所集成的那些儀器就會占用很大的空間。如今，體積雖然小了，但靈敏度卻大大提高了，能夠探測到含量低至十億分之一的有機物質。

全副武裝的“好奇”號做好了尋找火星上水和有機分子的一切準備。盡管科學家們并不確定他們真的能找到任何東西，但即使發現火星上的條件并不適合生命存在也是有價值的。火星上曾經存在的水究竟到哪里去了？這一不解之謎一直激勵著人類的好奇之心。