北京時間2018年11月27日凌晨3點54分,洞察號火星無人探測器在火星表面成功著陸,開始執行人類首次探究火星內心奧秘的任務。隨后,洞察號通過與其同行的迷你衛星傳回了火星的第一張照片。
這張照片有些模糊,據說這是由于拍攝照片時,探測器相機上的防塵罩尚未摘除導致的。不過盡管照片不太清晰,但意義依然重大,這表明探測器已經成功著陸,人類的文明又向前邁出了一大步。
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洞察號著陸的地點是一片較為平坦的區域,地點看似隨機,其實背后進行過嚴密的科學篩選。科學家們首先要保證降落區域有充足的陽光照射,這樣才能有充足的電能驅動探測儀器,其次要保證降落區域的地形足夠平坦、地層相對疏松,因為接下來洞察號要在火星上鉆一個迄今為止最深的孔洞。為了選擇這樣的合適位置,NASA用了4年多的時間來考察,篩選出了4個備選區域,這些區域都位于火星北緯3度-5度之間的赤道附近,最終選擇了火星北緯4度東經135.9度的位置。這里距離之前著陸的“好奇”號火星車大約600公里。
截至目前,人類已經向火星發射了超過40顆以上的探測器,它們分別對火星的大氣、磁場、地標進行了研究,比如“好奇”火星車,它主要是對火星表面的地質情況和物質的化學成分進行分析。但是這一次,洞察號是去探測火星內部構造的。
洞察號將在火星表面放置一臺地震測量儀,然后用一個熱流鉆頭向火星內部打一個深達5米的孔洞,再利用無線電通信測量火星自轉軸晃動情況。
上圖中,左邊那個白色的半球形物體就是地震測量儀。它可以測量火星上的震動,包括低頻的火星大氣波動、衛星對火星產生的引力波動以及高頻的火星自身震動信號。通過收集這些數據,人類可以大體推算火星的內部狀況。
上圖中右側,機械臂旁深入地下的部分則是洞察號攜帶的熱流探測儀。機械臂本身并不攜帶鉆頭,但是熱流探測儀會自動向下鉆探,深度可達5米。我們可以把它理解成一個溫度計,熱流探測儀可以用來測量火星內部的熱量散失情況。
這一盾一劍的設計,讓洞察號看起來更像一位勇敢的“星際武士”。
順便一提,洞察號是NASA制造的,但是地震探測儀是法國空間局主導制造,熱流探測儀是德國制造的。在當代,這些人類科技最前沿的技術更需要全人類精英們的協作。
另外,洞察號還有一個“旋轉和內部結構實驗儀”,這個設備可以通過火星與地球間的無線電傳輸來評估評估火星繞軸旋轉產生的擾動,從而為測算火星內核大小提供線索。
為了保障洞察號的任務順利進行,NASA還讓還讓兩顆迷你衛星——“瓦力”和“伊娃”與洞察號同行,它們一路將洞察號的狀況遠距離發回地球。當洞察號在火星表面成功著陸之后,它們的任務已經完成。它們沒有攜帶燃料,因此不能減速和改變軌道,而由于它們的速度超過了火星的逃逸速度,所以它們也不會被火星俘獲,它們將會掠過火星,在太陽系內浪跡天涯。
而洞察號將持續工作一整個火星年,這個周期大致相當于2個地球年。
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火星是太陽系由內往外數的第四顆行星。隨著星球軌跡的變化,火星離地球最遠的時候,距離大概是4億公里左右。每隔15年,火星和地球會有一次“親密約會”,二者距離將會縮短到5500-6000萬公里,,大體相當于繞地球赤道180-200圈的樣子吧。
2013年1月,軟件工程師Kevin Gill用火星地形資料“還原”了一個火星。在他制作的圖片里,火星看起來簡直就是一個克隆版的地球,那里和地球一樣有大量的海洋、山川以及沙漠,平原地區覆蓋著眾多的綠色植被,高緯度地區有苔原和冰川,赤道地區則有熱帶雨林。
Kevin Gill描述的火星是他美好的想象,那并不是真實的火星。
據目前所知,火星上基本就是一個大沙漠,地表遍布沙丘和礫石,空氣以二氧化碳為主,大氣既稀薄又寒冷,中間還懸浮著沙塵,經常有沙塵暴發生。地球的地質活動比火星活躍,盡管地震海嘯之類的變化常常會帶來災難性影響,但是這其中也體現了地球的生機,而火星地址活動不活躍,地表地貌在遠古時期基本都已經形成。
火星上有太陽系最高的山——奧林帕斯山,也有太陽系最大的峽谷——水手號峽谷。這樣的火星地理命名有時候會讓人產生一種錯覺,以為火星和地球一樣,上面生存著某種生命體,或者說,火星有望成為人類的第二母星,但是至少目前人類沒有在火星上發現任何生命的跡象,現在也無法真的讓馬斯克移民火星。
但是,人類依然樂觀地認為,火星是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。因此,在許多影視作品里,人類用自己的想象力塑造了一個外星物種——火星人。
還有一種有趣的猜想。有一些學者認為,地球生命很可能就是源于火星。在遙遠的N億萬年前,火星人的文明走到了盡頭,然后他們來到了地球,帶來了生命的種子。
有關于地外生命的猜想,最根本的原因可能是人類執著地認為,浩瀚的宇宙中有著不可窮盡的星體,類似于地球這樣的星球總會存在的,不可能只有地球上存在著生命。這種執念不知道屬于正執還是偏執,因為它既無法證實,也無法證偽。
洞察號的兩顆衛星伴侶“瓦力”和“伊娃”的成本約為1850萬美元。洞察號最初的預算是6.75億美元,原計劃于2016年3月發射,但由于其搭載的地震測量儀主要傳感器出現真空密封不嚴的問題,發射被迫推遲。之后,地震測量儀重新設計,發射時間也推遲到2018年5月5日,項目成本超過9.93億美元。
然而,洞察號只是作為全部三個參加競爭美國宇航局“發現”計劃經費支持的項目之一。
另一個維度上,NASA的“發現”工程項目是希望利用較小的投資獲得新的發現,因此每個項目預算不超過4.5億美元(洞察號因特殊原因超支了),而“好奇號”這樣隸屬于“旗艦”項目的工程耗資高達25億美元,卡西尼·惠更斯探測器花了39億美元。與這些相比,洞察號的投入還只是一個“小項目”。真正的星空探索是極其燒錢的活動,那可不是幾張紙牌和一句水逆就可以畫上句號的事情。
那么,人類為什么要探索宇宙?
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人類為什么要探索宇宙?這是一個很宏大的問題,但它也是可以討論的。
首先,人類目前所掌握的一切知識都來自于對宇宙的思考與探索,探索宇宙是推動人類文明進步的關鍵。
當人類還處于蒙昧時期的時候,我們的先祖就對神秘的星空保持著旺盛的好奇心,他們無法科學地解釋日月星辰的變化,但是他們相信那里面蘊藏著無盡的智慧。天文學就是人類歷史最悠久的學科之一,早在遠古社會,部落的首領們就曾向人們描述星空展示出的神諭。無論東方文明還是西方文明,其神話故事里都有關于天文星象的描述,人們相信,無盡的星空自有深意,一顆星辰的運行往往預示著某種重大事件的發生。
人類繼而觀測星體的運行,觀察四時的變化,編制歷法,指導社會生活,并用各種語言寫下了無數壯麗的詩篇。這些對浩淼星空和神秘宇宙的體驗、感悟與思索都極大地豐富了人類的精神世界,它是人類科學、宗教、藝術、思想發展變革中的原動力。
1997年,美國旅行者1號在即將飛出太陽系時,它回望地球,拍攝了這張照片。這張照片的拍攝點距離地球64億公里,在照片里,人類的母星如一粒微塵。世上常有人自欺欺人地認為,人類在宇宙中具有至高無上特權,但實際上,我們的星球在宇宙無邊的黑暗中只是一顆孤獨的塵埃。
今天人們經常說,當代是一個高科技時代,但是,實際上我們對于宇宙的認知是很少很少的,地球在宇宙里都是一粒微塵,人類則更加渺小了。在真理面前,人類知道的那一丁點知識太少了,因此更需要去探索未知。
其次,地球是人類的母星,但在某種意義上,它也是人類的囚籠。
人類文明的發展進程與能源的使用密切相關。當人類掌握了火,人類的進化就邁進了一大步,而隨著水、煤炭、蒸汽、電力、石油、核能等能源的廣泛運用,人類一步一步走進了科技時代。但是,地球上的能源并不是真的取之不盡,用之不竭,如果真的有耗盡的那一天,地球上的人類該怎么辦呢?
從目前的歷史階段看,整個人類星際移民確實很不現實,但科技的進步速度是難以預料的。人類登上地球生態圈頂峰不過幾千年,人類科技文明的歷史更短,也就是近代這三百多年,但是這三百年來人類所創造的文明成果遠勝之前的幾千年,而最近這幾十年的科技變化更是迅速。這意味著科技的發展軌跡并不是線性增長,它是指數型的增長,而之后還可能越來越快。那么,誰又能斷言千百年后的時代里人類無法實現星際移民呢?
另外,探索宇宙還有可能讓人類避免一些災難性的事故。
在億萬年前,恐龍是這個星球上的霸主,但是恐龍已經滅絕了,它們留下的只是化石。恐龍滅絕的原因可能是一顆小行星的撞擊,那么人類也有可能在未來遭遇類似的星際災難。也許一千年之內人類做不到,但兩千年呢?
探索宇宙,也是為了在太空構筑一道保衛人類安全的萬里長城。
探索宇宙也是推動科技進步的關鍵。
宇航科技是現代科學技術高度綜合集成的體系,它包括幾乎涵蓋人類已經掌握的各個學科,人類對宇宙的每一次探索都是一次大規模的協作,比如阿波羅計劃,總參與人數超過40萬人,涉及80多個研究所、200多所大學、2萬多家企業。這種協作對于所有的學科都是一次巨大的促進。
今天人們經常討論的手機技術、互聯網技術、無人駕駛、新能源汽車,這些科技早期其實都發端于太空科技的研究與開發,這些技術已經深刻地改變了我們的生活。人們平時討論的科技通常都屬于技術應用層面的進步,而真正的前沿科技基本都來自于對宇宙的探索。
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結語
宇宙究竟是什么?它從哪里來?它將到哪里去?人類在宇宙里又是何種意義上的存在呢?
每個人的心里都會有許多問題,所有的問題都可以不斷地追問下去,最后都會歸屬到宇宙的起源問題,而起源問題目前仍然無法回答。沒有人知道人類何時能回答這些問題,但是樂觀地想,也許總會有那么一天的。
人類作為獨立的物種,已經存在了大約200萬年。人類的文明始于約一萬年前,其發展一直在穩步加速。如果人類想要延續下一個100萬年,那么就必須努力地守住人性的下限,同時去努力地突破科技的上限。